Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Dicke Bleche schnell schweißen

08.07.2014

Dicke Rohre und Metallplatten aus Aluminiumlegierungen oder Stahl können mit hohen Vorschubgeschwindigkeiten von 6 m/min bzw. 1,5 m/min mit einem am Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) entwickelten Hybridschweißprozess gefügt werden. Der laserbasierte Prozess ermöglicht, zukünftig Prozesszeiten – und damit Fertigungskosten von Flüssiggastanks und Pipelines – erheblich zu senken.

Wissenschaftler der Gruppe „Fügen und Trennen von Metallen“ am LZH haben ein Verfahren entwickelt, mit dem sich Aluminiumbleche mit einer Dicke von bis zu 12 mm einseitig fehlerfrei schweißen lassen. Dafür kombinieren sie einen Laserstrahl mit zwei Metallschutzgas (MSG) -Brennern.


Mit dem am LZH entwickelten Hybridschweißprozess können zukünftig Fertigungskosten von Pipeline-Rohren reduziert werden. Foto: LZH


Der Laser-Hybridschweißprozess kombiniert die Vorteile von Laserstrahl- und Metallschutzgasschweißen.

Foto: LZH

Ein Scannerspiegel ermöglicht eine Pendelbewegung des Laserstrahls quer oder längs zur Vorschubrichtung. Das Fügeverfahren erreicht Vorschubgeschwindigkeiten von 5 m/min bis 6 m/min. Mit dem Prozess können Spaltbreiten von bis zu 0,4 mm und Kantenversätze von bis zu 2 mm überbrückt werden. Im Bereich der Stahlwerkstoffe können die Ingenieure Bleche bis zu einer Dicke von 23 mm mit einer Geschwindigkeit von 1,5 m/min einlagig schweißen.

Perfekte Schweißnaht
Das neuartige Verfahren ist nicht nur extrem schnell: Im Vergleich zur herkömmlichen Methode, mit mehrlagigen Lichtbogenprozessen, ist die Schweißnahtgeometrie sehr schmal und der Verbrauch an Zusatzwerkstoff wesentlich geringer. Dabei ist die Qualität der Schweißnaht sehr gut: Die Verbindungen an Blechen der Aluminiumlegierung EN AW‑6082‑T6 mit einer Dicke von 12 mm erreichen die höchste Bewertungsgruppe B für Schweißnahtunregelmäßigkeiten nach DIN EN ISO 12932 und DIN EN ISO 13919‑2.

Im Vergleich zu konventionellen Verfahren ist ein weiterer Vorteil des kombinierten Prozesses, eine geringere Wärmeeinbringung und damit ein geringer Bauteilverzug. Für den Hybridschweißprozess wird ein Festkörperscheibenlaser mit einer Ausgangsleistung von 16 kW eingesetzt.

Zwölfmal schneller als Metallschutzgasschweißen
Um ein Stahlblech mit einer Dicke von 30 mm zu fügen, sind beim konventionellen Schutzgasschweißen eine Heftnaht und etwa sechs Fülllagen notwendig. Beim Hybridprozess reichen dagegen zwei bis drei Lagen aus. Die erste Lage wird mittels Laserstrahl-MSG-Hybridschweißen erzeugt. Sie ersetzt die Heftlage sowie die ersten vier Lagen der herkömmlichen Lichtbogenprozesse. Anschließend werden in der Gegenlage eine oder zwei Fülllagen mittels MSG geschweißt. So lässt sich mit dem Hybridschweißprozess ein Bauteil mit einer Länge von 1,5 Metern innerhalb von einer Minute schweißen, wohingegen der konventionelle Prozess zwölf Minuten benötigt.

Vorteile kombiniert, Nachteile kompensiert
Grundlegende Vorteile beim Hybridschweißen sind auftretende Synergieeffekte zwischen dem Lichtbogen des MSG-Brenners und dem Laserstrahl. Beim kombinierten Prozess wird der Laserstrahl in die Schmelze des Zusatzwerkstoffes des MSG-Prozesses eingekoppelt: Der Zusatzwerkstoff wird durch den Lichtbogen aufgeschmolzen, absorbiert im schmelzflüssigen Zustand die Energie des Laserstrahls und überträgt diese in die Fügezone zwischen den Blechen. Laserstrahl- und Lichtbogenprozess stabilisieren sich dabei gegenseitig und ermöglichen so für Lichtbogenprozesse verhältnismäßig hohe Schweißgeschwindigkeiten bei hohen Spaltenbreiten.

Das Verbundvorhaben „HYBRILAS: Schweißen von Dickblechen mit brillanten Laserstrahlquellen“ war Teil der Förderinitiative „MABRILAS: Materialbearbeitung mit brillanten Laserstrahlquellen“ und wurde durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert und durch das VDI Technologiezentrum unterstützt.

Weitere Informationen:

http://www.lzh.de/de/publikationen/pressemitteilungen/2014/dicke-bleche-schnell-... Weiteres Bild und Video vom Prozess

Lena Bennefeld | Laser Zentrum Hannover e.V.

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Verfahrenstechnologie:

nachricht Staubarmes Recycling wertvoller Rohstoffe aus Elektronikschrott
16.11.2016 | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT

nachricht Mikrostrukturen mit dem Laser ätzen
25.10.2016 | Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Rätsel um Mott-Isolatoren gelöst

Universelles Verhalten am Mott-Metall-Isolator-Übergang aufgedeckt

Die Ursache für den 1937 von Sir Nevill Francis Mott vorhergesagten Metall-Isolator-Übergang basiert auf der gegenseitigen Abstoßung der gleichnamig geladenen...

Im Focus: Poröse kristalline Materialien: TU Graz-Forscher zeigt Methode zum gezielten Wachstum

Mikroporöse Kristalle (MOFs) bergen große Potentiale für die funktionalen Materialien der Zukunft. Paolo Falcaro von der TU Graz et al zeigen in Nature Materials, wie man MOFs gezielt im großen Maßstab wachsen lässt.

„Metal-organic frameworks“ (MOFs) genannte poröse Kristalle bestehen aus metallischen Knotenpunkten mit organischen Molekülen als Verbindungselemente. Dank...

Im Focus: Gravitationswellen als Sensor für Dunkle Materie

Die mit der Entdeckung von Gravitationswellen entstandene neue Disziplin der Gravitationswellen-Astronomie bekommt eine weitere Aufgabe: die Suche nach Dunkler Materie. Diese könnte aus einem Bose-Einstein-Kondensat sehr leichter Teilchen bestehen. Wie Rechnungen zeigen, würden Gravitationswellen gebremst, wenn sie durch derartige Dunkle Materie laufen. Dies führt zu einer Verspätung von Gravitationswellen relativ zu Licht, die bereits mit den heutigen Detektoren messbar sein sollte.

Im Universum muss es gut fünfmal mehr unsichtbare als sichtbare Materie geben. Woraus diese Dunkle Materie besteht, ist immer noch unbekannt. Die...

Im Focus: Significantly more productivity in USP lasers

In recent years, lasers with ultrashort pulses (USP) down to the femtosecond range have become established on an industrial scale. They could advance some applications with the much-lauded “cold ablation” – if that meant they would then achieve more throughput. A new generation of process engineering that will address this issue in particular will be discussed at the “4th UKP Workshop – Ultrafast Laser Technology” in April 2017.

Even back in the 1990s, scientists were comparing materials processing with nanosecond, picosecond and femtosesecond pulses. The result was surprising:...

Im Focus: Wie sich Zellen gegen Salmonellen verteidigen

Bioinformatiker der Goethe-Universität haben das erste mathematische Modell für einen zentralen Verteidigungsmechanismus der Zelle gegen das Bakterium Salmonella entwickelt. Sie können ihren experimentell arbeitenden Kollegen damit wertvolle Anregungen zur Aufklärung der beteiligten Signalwege geben.

Jedes Jahr sind Salmonellen weltweit für Millionen von Infektionen und tausende Todesfälle verantwortlich. Die Körperzellen können sich aber gegen die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Firmen- und Forschungsnetzwerk Munitect tagt am IOW

08.12.2016 | Veranstaltungen

NRW Nano-Konferenz in Münster

07.12.2016 | Veranstaltungen

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Einzelne Proteine bei der Arbeit beobachten

08.12.2016 | Biowissenschaften Chemie

Intelligente Filter für innovative Leichtbaukonstruktionen

08.12.2016 | Messenachrichten

Seminar: Ströme und Spannungen bedarfsgerecht schalten!

08.12.2016 | Seminare Workshops