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Tuesday, September 20, 2022, TZ 3 9:30 AM Stahlbau - Hochleistungsverfahren I |
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Untersuchungen zum Laserstrahl-Unterpulver-Hybridschweißen von dickwandigem Duplexstahl 1.4462 (t =20 mm) für hochbelastbare Anwendungen |
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Rabi Lahdo* / Laser Zentrum Hannover e.V., Deutschland Sarah Nothdurft / Laser Zentrum Hannover e.V., Deutschland Jörg Hermsdorf/ Laser Zentrum Hannover e.V., Deutschland Patrick Urbanek/ Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU, Deutschland Markus Puschmann/ Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU, Deutschland Frank Riedel/ Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU, Deutschland Stefan Kaierle/ Laser Zentrum Hannover e.V., Deutschland |
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Duplexstähle kommen aufgrund ihrer hervorragenden Eigenschaften für korrosionsbeanspruchte Anwendungen aus der Öl- und Gasindustrie sowie dem Schiff- und Brückenbau zum Einsatz. Neben der Korrosionsbeständigkeit zeichnen sich derartige Stähle durch eine hohe Festigkeit und Zähigkeit aus, welche auf ein Ferrit-Austenit-Gefügeverhältnis mit mindestens 30 % Austenit zurückzuführen ist. Beim Schweißen kann dieses Gefügeverhältnis durch eine ungünstige Wärmeführung verloren gehen. Für das Schweißen von Duplexstählen haben sich in der Praxis Lichtbogenschweißverfahren, wie z. B. UP-Schweißen und MSG-Schweißen, etabliert. Mit diesen Schweißverfahren können zwar Verbindungen mit dem geforderten Gefügeverhältnis hergestellt werden, jedoch unter dem Kompromiss einer geringen Produktivität. Die Strahlschweißverfahren Laserstrahlschweißen oder Elektronenstrahlschweißen weisen dagegen eine hohe Produktivität auf, können jedoch keine Schweißverbindungen mit dem geforderten Gefügeverhältnis erzeugen. Das Laserstrahl-UP-Hybridschweißen vereint die Vorteile beider Schweißverfahren und kann eine prozesssichere Alternative mit hoher Produktivität sein. In der vorliegenden Studie werden Prozesse zum Laserstrahl-UP-Hybridschweißen an 20 mm dicken Blechen aus dem Duplexstahl 1.4462 anhand einer DI- und DY-Nahtvorbereitung im Stumpfstoß unter Variation der Prozessparameter Laserstrahlleistung, Vorschubgeschwindigkeit und Pendelamplitude entwickelt. Mit Hilfe von Sichtprüfungen, Querschliffen, EDX-Analysen und Gefügeanalysen wird dabei der Einfluss der Prozessparameter auf die Schweißverbindung im Hinblick auf die Nahtausprägung, Unregelmäßigkeiten und das Gefügeverhältnis analysiert. Als wesentliches Ergebnis konnten stabile, reproduzierbare Hochleistungsschweißprozesse mit einer Laserstrahlleistung von bis zu 16 kW und einer UP-Leistung von 15 kW bei einer Schweißgeschwindigkeit von 0,6 m/min erzielt werden. Die damit erzeugten Schweißverbindungen weisen keine kritischen Unregelmäßigkeiten auf und erreichen den ge-forderten Austenitgehalt von 30 %. Basierend auf diesen Ergebnissen hat sich das Laserstrahl-UP-Hybridschweißen als ein prozesssicheres Schweißverfahren mit hoher Produktivität gezeigt, welches in Zukunft für die schweißtechnische Fertigung von Bauteilen aus Duplexstählen eine wichtige Rolle spielen kann. |