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Wednesday, September 28, 2011, Saal D 12:15 PM Forschung und Entwicklung - Fügeverfahren |
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Entwicklung eines LSI-Brenners: Wiederentdeckung des Lichtbogen-Sauerstoff-Impuls-Schneidens |
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Malte Petersen / Leibniz Universität Hannover
Institut für Werkstoffkunde, Deutschland Hannes Jakob / Institut für Werkstoffkunde, Leibniz Universität Hannover, Deutschland Thomas Hassel*/ Institut für Werkstoffkunde, Leibniz Universität Hannover, Deutschland Friedrich-Wilhelm Bach/ Institut für Werkstoffkunde, Leibniz Universität Hannover, Deutschland |
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Beim Lichtbogen-Sauerstoff-Impulsschneiden (LSI) handelt es sich um ein thermisches Trennverfahren, welches Ende der 1980 Jahre entwickelt wurde und bei dem die Oberfläche eines metallischen Werkstücks zunächst durch einen Lichtbogen auf Zündtemperatur erhitzt wird, um anschließend durch einen koaxial um die abschmelzende Elektrode angeordneten Sauerstoffstrahl verbrannt oder verflüssigt und aus der Schnittfuge ausgetrieben zu werden. Der Vorteil des Verfahrens gegenüber den herkömmlichen thermischen Trennverfahren, bei denen die Schneidenergie über die gesamte Länge der Schneidfront gehalten werden muss, liegt darin begründet, dass beim LSI-Schneiden durch den Lichtbogen die Energie örtlich stark konzentriert in den Werkstoff eingebracht wird und somit der Werkstoff effektiv auf Zündtemperatur erhitzt wird. Durch das partielle Aufschmelzen und Verbrennen des Werkstoffs und das anschließende weitere Vorrücken der Drahtelektrode kommt es zu einem impulsartigen Werkstoffabtrag, der dem Verfahren seinen Namen gibt, wobei die Schneidtiefe verfahrensbedingt nur durch die Strombelastbarkeit der Drahtelektrode begrenzt ist. Nach der Entwicklung des Verfahrens wurden zuletzt Anfang der 1990 Jahre Untersuchungen zu den Schneideigenschaften und den Schneidleistungen durchgeführt. Anschließend fand sich jedoch aufgrund der Verfahrensnachteile, wie z. B. den großen Emissionen und dem großem Gasverbrauch, keine technische Anwendung für das Verfahren, so dass es vollständig vom Markt verschwand. Das Institut für Werkstoffkunde hat die Entwicklungsarbeit an dieser in Vergessenheit geratenen Technologie im Rahmen eines BMBF-Projektes wieder aufgenommen, um das Hochleistungsverfahren zum Schneiden großer Wandstärken im Rückbau zu qualifizieren und um die bisherigen Verfahrensnachteile zu reduzieren. Hierzu wird derzeit ein LSI-Brenner nach dem aktuellen Stand der Technik neu entwickelt und mit den modernen Methoden von CAD- und FEM-Software optimiert. Neben einer Reduzierung der thermischen Belastung einzelner Bauteile werden dabei das Kühlsystem und die Gasführung grundlegend verändert. Weiterhin wird der Montage- und Fertigungsaufwand, insbesondere der Verschleißteile, nach ökonomischen Gesichtspunkten optimiert. |