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Ultrahochfeste Stähle prozesssicher verschweißen

25.11.2008
In zahlreichen industriellen Branchen werden zunehmend hochfeste Stähle eingesetzt. Diese unterstützen den Leichtbau dadurch, dass mit dünneren Blechen und in der Folge weniger Gewicht die Bauteile eine wesentlich höhere Festigkeit erreichen. Mit Docol 1000 LCE, einer neu entwickelten Stahlsorte, sollen, was die Sicherheit angeht, jetzt auch die Schweißeigenschaften so gut sein wie das Material.

In der Automobilindustrie und anderen Branchen steigt die Anwendung hochfester Stähle konstant. Heutzutage werden diese Stahlgüten mit einer Zugfestigkeit von 1000 MPa und höher unter anderem in Chassiskomponenten und bei sicherheitsrelevanten Bauteilen, wie zum Beispiel für Sitzschienen oder Seitenaufprallträger, eingesetzt. Die höhere Festigkeit führt dazu, dass stärkere und damit sicherere Teile hergestellt werden können. Gleichzeitig lassen sich aufgrund der verringerten Materialmenge das Gewicht der Fahrzeuge und damit auch der Kraftstoffverbrauch reduzieren.

Punkt- und Laserschweißen machen Probleme

Normalerweise wird der Anteil an Legierungselementen gesteigert, um eine höhere Festigkeit zu erreichen. Bei hochfesten Stahlgüten kann dies jedoch zu Nachteilen beim Punkt- und Laserschweißen führen. Aus diesem Grund hat SSAB den neuen ultrahochfesten Stahl Docol 1000 LCE (Low Carbon Equivalent) mit einer Mindestzugfestigkeit von 1000 MPa entwickelt und bei ihm die chemische Zusammensetzung so angepasst, dass bei jenen Schweißverfahren keine Probleme mehr auftreten. Durch die Veränderung der chemischen Zusammensetzung und der Prozessparameter bei der Stahlherstellung hat man auch ausgezeichnete Umformeigenschaften bei Docol 1000 LCE erreicht.

Bei manchen Anwendungen in der Automobilindustrie werden besondere Anforderungen an das Bruchverhalten für Schweißpunkte gestellt. Während eines Aufpralls können Schweißpunkte reißen. Besonderes Augenmerk wird darauf gelegt, dass dieses Materialverhalten erst bei höchster Krafteinwirkung auftritt. Darüber hinaus sollten sich in einer Konstruktion alle Schweißpunkte bei einem Aufprall in ähnlicher Art und Weise verhalten.

Dabei können drei verschiedene Bruchtypen für einen Schweißpunkt definiert werden: Scherbruch, Mischbruch und Ausknöpfbruch. Der einzige akzeptierte Bruchtyp ist häufig der Ausknöpfbruch, da es hier möglich ist, die Größe der Schweißpunkte zu bestimmen. Besonders die hochlegierten Stahlsorten weisen oft Mischbrüche oder aber gar Scherbrüche auf.

Vorteile bei großer Abkühlungsgeschwindigkeit

„Punktschweißen ist heute eine der am meisten verwendeten Fügemethoden, besonders in der Automobilindustrie“, sagt Tony Nilsson, Leiter der Fügeabteilung, SSAB Strip Products Division. „Lange Zeit war die Verwendung von hochfesten Stahlgüten in der Automobilindustrie ein Problem, da bei Tests keine 100%ige Ausknöpfbruch-Quote erreicht werden konnte. Mit Docol 1000 LCE können wir unseren Kunden nun diese 100% garantieren, wenn dieser Stahl geschweißt wird.“Außer dem Punktschweißen profitieren aber auch andere Schweißmethoden von der hervorragenden Schweißbarkeit von Docol 1000 LCE: „Überall, wo die Abkühlungsgeschwindigkeit beim Schweißen groß ist, wie beispielsweise beim Laserschweißen, ergeben sich durch Docol 1000 LCE Vorteile“, ergänzt Tony Nilsson.

„Die Automobilindustrie fragt zunehmend nicht nur nach hochfesten Stahlgüten, sondern erwartet gleichzeitig besonders gute Schweißeigenschaften“, sagt Stefan Gabriel, Verkaufsleiter Light Vehicles & Industries bei SSAB Deutschland. „Früher war das Punktschweißen kein Problem, da nur einzelne Bauteile im Chassis aus hochfestem Stahl waren und diese mit niedriglegierten Stahlteilen verschweißt wurden. Da jetzt deutlich mehr hochfeste Stahlgüten verwendet werden, müssen diese auch öfter direkt miteinander verschweißt werden. Docol 1000 LCE lässt in dieser Hinsicht keine Wünsche offen“, erklärt er.

Ausgezeichnete technische Eigenschaften

Die technischen Eigenschaften von Docol 1000 LCE sind nach Experten-Meinung ausgezeichnet. „Unsere Kunden fordern ein Material mit guten Schweißeigenschaften, was aber nicht auf Kosten der mechanischen Eigenschaften sowie der Umformbarkeit erreicht werden soll“, berichtet Dr. Björn Carlsson, zuständig für die technische Beratung bei SSAB Deutschland. „Mit Docol 1000 LCE können wir unseren Kunden ein Material anbieten, das diese Anforderungen erfüllt. Eine Verwendung bietet sich vor allem dort an, wo es zuvor beim Schweißen von hochfesten Stählen Probleme gab“, ergänzt Carlsson.

Magdalena Nillius | MM MaschinenMarkt
Weitere Informationen:
http://www.maschinenmarkt.vogel.de/themenkanaele/konstruktion/werkstoffe/articles/155251/

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