Abstract No.:
6613

 Scheduled at:
Wednesday, September 16, 2020, Virtueller Raum 2 11:15 AM
Faszination Oberfläche - Auftragschweißen I


 Title:
Laserstrahlauftragschweißen - Steigern der Produktivität beim gepulsten Schweißen von Nickelbasis-Superlegierungen

 Authors:
Christian Kästner* / TU Ilmenau/Fertigungstechnik, Deutschland
M. Neugebauer / TU Ilmenau/Fertigungstechnik, Deutschland
M. Schricker/ TU Ilmenau/Fertigungstechnik, Deutschland
Jean Pierre Bergmann/ TU Ilmenau/Fertigungstechnik, Deutschland

 Abstract:

Die Reparatur von Turbinenschaufeln erfolgt heutzutage vorzugsweise durch den Einsatz von manuellen Schweißverfahren. Dabei werden duktile Zusatzwerkstoffe eingesetzt um die schweißtechnischen Herausforderungen der Heißrissbildung zu begrenzen, allerdings reichen diese nicht an die mechanisch-technologischen Eigenschaften der zu reparie-renden Werkstoffe heran. Demgegenüber stellt das gepulste Laserstrahlauftragschweißen mit drahtförmigen Zusatzwerkstoffen eine Möglichkeit zur Verarbeitung von hochfesten Nickelbasislegierungen dar. Das Verfahren ermöglicht dabei eine heißrissarme Reparatur von artgleichen Werkstoffpaarungen ohne eine globale Bauteilvorwärmung durch werkstoffangepasste Pulsformen. Die begrenzte mittlere Laserleistung gepulster Strahlquellen schränkt dabei jedoch die Auftragrate und damit die Produktivität des Schweißprozesses maßgeblich ein. In diesem Beitrag wird daher ein neuer Reparaturansatz auf Grundlage entkoppelter Wärmeanteile zur Produktivitätssteigerung des gepulsten Laserstrahlauftragschweißens von ³-ausscheidungshärtenden Nickelbasis-Superlegierungen (IN 738LC, HS 282) vorgestellt. Hierbei wird der Laserstrahlschweißprozess durch den Einsatz der Heißdrahttechnik oder einer lokalen Vorwärmung des Grundwerkstoffs (< 450 °C) unterstützt. Dadurch wird die zum Aufschmelzen von Grundwerkstoff und Zusatzwerkstoff benötigte Energie nicht ausschließlich durch den Laserstrahl eingetragen, wodurch es folglich möglich ist, die Schweißgeschwindigkeit bzw. die Abschmelzleistung des Verfahrens deutlich zu erhöhen. Die gesteigerte Produktivität konnte durch eine Anhebung des Drahtvorschubs als auch durch eine Vergrößerung der verwendeten Drahtdurchmesser bei gleichbleibender Laserleistung umgesetzt werden. Gleichzeitig stellt der Einsatz der Pulsmodulation im Laserstrahlprozess eine artgleiche, heißrissarme Schweißung von hochfestigen Nickelbasislegierungen (IN 738LC, HS 282) sicher. Begleitende Untersuchungen mittels metallographischer Analysen, Hochgeschwindigkeitsaufnahmen und Temperaturmessungen lassen verallgemeinerte Aussagen zum Einfluss des angepassten Wärmemanagements auf die resultierende Nahtgeometrie und Anbindung von Grund- und Zusatzwerkstoff zu.



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