Abstract No.:	7615
Scheduled at:	Tuesday, September 20, 2022, TZ 3 10:00 AM Stahlbau - Hochleistungsverfahren I
Title:	Einfluss von Schweißparametern auf Werkstoffübergang und Zu- und Abbrand von Legierungselementen beim Unterpulverschweißen mit Massiv- und Fülldrähten
Authors:	Andreas Gericke* / Fraunhofer-Institut für Großstrukturen in der Produktionstechnik IGP, Deutschland Gregor Gött / Leibniz INP, Deutschland Knuth-Michael Henkel/ Universität Rostock, Deutschland Dirk Uhrlandt/ Leibniz INP, Deutschland
Abstract:	Das Unterpulverschweißen ist nach wie vor in vielen Bereichen des schweren Stahlbaus sowie für Anwendungen mit besonders hohen Anforderungen an die mechanisch-technologischen Eigenschaften ein weltweit genutztes und schwer zu ersetzendes Verfahren. In diesem Zusammenhang sind die vergleichsweise geringen Kenntnisse über die chemisch-physikalischen Vorgänge innerhalb der Kaverne sowie zum parameterabhängigen Werkstoffübergang und dessen Einfluss auf Zu- und Abbrand von Legierungselementen umso erstaunlicher. Dies ist vor allem darin begründet, dass das Verfahren nur schwer ohne massive und verfälschende Prozessbeeinflussung mit ausreichend guter Qualität observiert werden kann. Moderne Modifikationen der Schweißprozesssteuerung, wie z.B. Wechselstrommodulationen mit Rechteckwellen, sowie der Einsatz mikrolegierter Schweißzusätze und Fülldrähte beim UP-Schweißen verlangen allerdings eine höhere Kenntnis über die Kavernenvorgänge, da die u.a. genannten Einflüsse einen massiven Effekt auf die mechanisch-technologischen Gütewerte des Schweißgutes haben können. Dies ist auf Änderungen des Werkstoffübergangs und daraus resultierenden veränderten Metall-Schlackereaktionen zurückzuführen, welche die Zu- und Abbrände wichtiger Legierungselemente beeinflussen. In diesem Beitrag wird daher unter Nutzung einer neuen Observationsmethode mit minimalen invasiven Prozesseingriff eine Charakterisierung des parameter- und polaritätsabhängigen Werkstoffübergangs für Massiv- und Fülldrähte vorgenommen. Zusätzlich wurden die zeit- und ortsbezogenen Reaktionspfade für alle wesentlichen beteiligten Legierungselemente ermittelt (Änderungen der Legierungskonzentration über Draht – Tropfendstadium – Schmelzbad) und mit den jeweiligen Materialtransfers abgeglichen. Die transienten Zu- und Abbranderscheinungen stehen in direktem Zusammenhang zur Art des Werkstoffübergangs. Dabei sind Tropfenheizzeit und Tropfengröße die maßgeblichen Kenngrößen für die Reaktionsintensität. Insbesondere Massivdrähte sind anfällig gegenüber parameter- und vor allem polaritätsabhängigen Änderungen des Werkstoffübergangs wohingegen Fülldrähte weniger empfindlich für ungewollte Zu- und Abbranderscheinungen sind. Der Einfluss auf die Materialeigenschaften zeigt sich vor allem bei mikrolegierten Schweißzusätzen. Optische, chemische und mechanisch-technologische Untersuchungen an un-, mikro- und mittellegierten Drähten der Festigkeitsklasse S355-S690 mit basischen Pulvern werden vorgestellt und eine Methode zur Vorhersage des polaritätsabhängigen Zu-/ Abbrandes präsentiert, welche perspektivisch in die Erweiterung des DVS-Merkblattes 0907 eingearbeitet werden soll.

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