Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Ultrahochfeste Chromstähle sicher fügen – Lasertechnologie macht’s möglich

02.10.2014

Superleicht und crashfest - aber oft nicht schweißbar: Das kennzeichnet die ultrahochfesten Chromstähle, die sich wegen ihres hohen Kohlenstoffgehalts bisher nicht prozesssicher per Laser fügen ließen. Anhand einer B-Säule zeigt das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT auf der diesjährigen Internationalen Technologiemesse für Blechbearbeitung EuroBLECH, wie sich pressgehärtete, martensitische Chromstähle erstmals prozesssicher laserschweißen lassen.

Im Rahmen des Forschungsprojekts SECOMAL und eigener Untersuchungen ermittelte das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT aus Aachen Verfahrensparameter und Prozessfenster für das Laserschweißen von drei ultrahochfesten Chromstählen.


Mikrostruktur der Schweiße in 1.4034.

Bildquelle: Fraunhofer ILT, Aachen.


Das Fraunhofer ILT demonstriert auf der EuroBLECH 2014 anhand eines Prüfbauteils für B-Säulen, dass sich pressgehärtete, martensitische Chromstähle prozesssicher laserschweißen lassen.

Bildquelle: Fraunhofer ILT, Aachen

Es handelt sich um einen rein ferritischen, einen ferritisch-martensitischen und einen reinen martensitischen Chromstahl, die einen Kohlenstoffgehalt von 0,02 bis 0,46 Massen-Prozent besitzen. Gehärtet erreichen sie Festigkeiten von bis zu zwei Gigapascal bei Bruchdehnungen von zehn Prozent. Ihre inhärente Korrosionsfestigkeit macht sie zu idealen Kandidaten für den Fahrzeugbau. 

Die Werkstoffe mit dem niedrigsten und dem höchsten Kohlenstoffgehalt, also ein ferritischer und ein martensitischer Chromstahl, lassen sich nun problemlos fügen. Das betrifft auch die gehärteten Werkstoffe. Dipl.-Ing. Martin Dahmen, Wissenschaftler am Fraunhofer ILT: »Probleme treten nur noch bei dem martensitischen Chromstahl 1.4021 mit dem mittleren Kohlenstoffgehalt von 0,21 Prozent auf.«

Die reine Lehre empfiehlt, martensitische Stähle vor dem Fügen vorzuwärmen und danach anzulassen, um die Zähigkeit der Wärmeeinflusszone zu verbessern. Anlassen steht dabei für lokales Erhitzen der Schweißzone. Gehärtete Bleche lassen sich ohne qualitative Einbußen bei 450°C anlassen. Prinzipiell kommen beim Laserschweißen von Werkstoffen eigentlich alle Laserstrahlquellen infrage. Weil der Laser aber parallele Nahtflanken erzeugen sollte, eignen sich laut Dahmen hier im Prinzip nur die sogenannten brillanten Strahlquellen und CO2-Laser.

Doch wie schneidet der Laser im Vergleich zum Metallaktivgasschweißen (MAG-Schweißen) ab? »Bei vernünftiger Wärmebehandlung lassen sich die gehärteten Chromstähle bis auf den 1.4021 ohne Schwierigkeiten schweißen«, sagt der ILT-Forscher. »Das MAG-Schweißen ist dagegen wegen des hohen Energieeintrags in die Fügezone problematisch – selbst bei entsprechender Wärmebehandlung.«

Wie eine gelungene Laserschweißung in der Praxis aussieht, führt das Fraunhofer ILT anhand eines Demonstrators vor, bei dem die Aachener ein Prüfmuster für eine B-Säule aus ultrahochfestem Stahl mit einem Fahrzeug-Schweller verschweißt haben. Dahmen: »Wir weisen damit nach, dass sich dank der Laserschweißbarkeit die ultrahochfesten Werkstoffe etwa als Alternative zu Mangan-Bor-Stählen nutzen lassen.« Mehr über das Laserschweißen von Chromstählen und andere Projekte des Fraunhofer ILT erfahren Besucher der EuroBLECH 2014 auf dem Fraunhofer-Gemeinschaftsstand 11/C05, auf dem die Aachener auch den Demonstrator ausstellen.

Verbundprojekt SECOMAL

Im Mittelpunkt des Forschungsprojekts steht eine Untersuchung zum Schmelzschweißen höchstfester nichtrostender Stähle mit martensitischem Gefüge mittels Laserstrahl- und MAG-Schweißen. SECOMAL ist ein gemeinsames Forschungsprojekt des Fraunhofer ILT mit dem Laboratorium für Werkstoff- und Fügetechnik, dem Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF und dem Stahlhersteller Outokumpu Nirosta. Das Projekt wird gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi), der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen AiF »Otto von Guericke« e.V. und der Forschungsvereinigung Stahlanwendung e.V. (FOSTA).

Ansprechpartner

Dipl.-Ing. Martin Dahmen
Gruppe Makrofügen und Schneiden
Telefon +49 241 8906-307
martin.dahmen@ilt.fraunhofer.de

Dr. Dirk Petring
Leiter der Gruppe Makrofügen und Schneiden
Telefon +49 241 8906-210
dirk.petring@ilt.fraunhofer.de

Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT
Steinbachstraße 15
52074 Aachen

Weitere Informationen:

http://www.ilt.fraunhofer.de

Petra Nolis | Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Verfahrenstechnologie:

nachricht UV-Kugel macht Lackieren einfach und schnell
16.03.2018 | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA

nachricht Vorzüge von 3D-Druck und Spritzguss kombiniert
16.03.2018 | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: BAM@Hannover Messe: Innovatives 3D-Druckverfahren für die Raumfahrt

Auf der Hannover Messe 2018 präsentiert die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), wie Astronauten in Zukunft Werkzeug oder Ersatzteile per 3D-Druck in der Schwerelosigkeit selbst herstellen können. So können Gewicht und damit auch Transportkosten für Weltraummissionen deutlich reduziert werden. Besucherinnen und Besucher können das innovative additive Fertigungsverfahren auf der Messe live erleben.

Pulverbasierte additive Fertigung unter Schwerelosigkeit heißt das Projekt, bei dem ein Bauteil durch Aufbringen von Pulverschichten und selektivem...

Im Focus: BAM@Hannover Messe: innovative 3D printing method for space flight

At the Hannover Messe 2018, the Bundesanstalt für Materialforschung und-prüfung (BAM) will show how, in the future, astronauts could produce their own tools or spare parts in zero gravity using 3D printing. This will reduce, weight and transport costs for space missions. Visitors can experience the innovative additive manufacturing process live at the fair.

Powder-based additive manufacturing in zero gravity is the name of the project in which a component is produced by applying metallic powder layers and then...

Im Focus: IWS-Ingenieure formen moderne Alu-Bauteile für zukünftige Flugzeuge

Mit Unterdruck zum Leichtbau-Flugzeug

Ingenieure des Fraunhofer-Instituts für Werkstoff- und Strahltechnik (IWS) in Dresden haben in Kooperation mit Industriepartnern ein innovatives Verfahren...

Im Focus: Moleküle brillant beleuchtet

Physiker des Labors für Attosekundenphysik, der Ludwig-Maximilians-Universität und des Max-Planck-Instituts für Quantenoptik haben eine leistungsstarke Lichtquelle entwickelt, die ultrakurze Pulse über einen Großteil des mittleren Infrarot-Wellenlängenbereichs generiert. Die Wissenschaftler versprechen sich von dieser Technologie eine Vielzahl von Anwendungen, unter anderem im Bereich der Krebsfrüherkennung.

Moleküle sind die Grundelemente des Lebens. Auch wir Menschen bestehen aus ihnen. Sie steuern unseren Biorhythmus, zeigen aber auch an, wenn dieser erkrankt...

Im Focus: Molecules Brilliantly Illuminated

Physicists at the Laboratory for Attosecond Physics, which is jointly run by Ludwig-Maximilians-Universität and the Max Planck Institute of Quantum Optics, have developed a high-power laser system that generates ultrashort pulses of light covering a large share of the mid-infrared spectrum. The researchers envisage a wide range of applications for the technology – in the early diagnosis of cancer, for instance.

Molecules are the building blocks of life. Like all other organisms, we are made of them. They control our biorhythm, and they can also reflect our state of...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

infernum-Tag 2018: Digitalisierung und Nachhaltigkeit

24.04.2018 | Veranstaltungen

Fraunhofer eröffnet Community zur Entwicklung von Anwendungen und Technologien für die Industrie 4.0

23.04.2018 | Veranstaltungen

Mars Sample Return – Wann kommen die ersten Gesteinsproben vom Roten Planeten?

23.04.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Von der Genexpression zur Mikrostruktur des Gehirns

24.04.2018 | Biowissenschaften Chemie

Bestrahlungserfolg bei Hirntumoren lässt sich mit kombinierter PET/MRT vorhersagen

24.04.2018 | Medizintechnik

RWI/ISL-Containerumschlag-Index auf hohem Niveau deutlich rückläufig

24.04.2018 | Wirtschaft Finanzen

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics