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Tuesday, September 27, 2011, Saal E 9:50 AM Werkstoffe und Fertigung |
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Verfahrenstechnische Herausforderungen beim Fügen dicker Bleche mit dem Elektronenstrahl an Atmosphäre und einem neuartigem Plasma-UP-Hybridverfahren |
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Todd Alexander Deißer* / Kjellberg Finsterwalde Schweißtechnik und Verschleißschutzsysteme GmbH, Deutschland Stephan Priebe / SIAG Tube & Tower GmbH, Deutschland Rudolf Konya/ Institut für Werkstoffkunde, Leibniz Universität Hannover, Deutschland Mareike Mickley/ Institut für Stahlbau, Leibniz Universität Hannover, Deutschland Thomas Hassel/ Institut für Werkstoffkunde, Leibniz Universität Hannover, Deutschland Peter Schaumann/ Institut für Stahlbau, Leibniz Universität Hannover, Deutschland Friedrich-Wilhelm Bach/ Institut für Werkstoffkunde, Leibniz Universität Hannover, Deutschland |
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Lange und mehrlagige Schweißnähte beim Fügen dicker Bleche, beispielsweise in der Fertigung von Stahlrohrtürmen und auch Offshore-Gründungsstrukturen wie Monopile oder Tripod, führen die konventionelle Unterpulver-Schweißtechnik an die Grenzen einer effizienten und ökonomischen Durchführbarkeit. Sie wird damit zu einer Schlüsseltechnologie im Herstellungsprozess. In dem vom Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit geförderten Projekt OPTIWELD unter Beteiligung der Industriepartner SIAG Tube & Tower, Leipzig, und Kjellberg Finsterwalde Schweißtechnik und Verschleißschutzsysteme wird daher an der Entwicklung eines neuartigen Hybridschweißverfahrens mit einer Kombination aus Plasmastichlochschweißen und UP-Verfahren gearbeitet. Außerdem wird vergleichend die Leistungsfähigkeit des Elektronenstrahlschweißens an der Atmosphäre im Dickblechbereich untersucht. Die vorherrschende Fügetechnik in der Stahlrohrturmfertigung ist das Mehrdrahtunterpulverschweißen. Mit zunehmenden Gesamtabmessungen und Blechdicken der einzelnen Turmsegmente werden die Arbeitsgänge und Qualitätssicherung der Schweißnähte erheblich erschwert. Die Nahtvorbereitung wird aufwändiger, das Nahtvolumen deutlich größer und die Realisierung der geforderten Toleranzen und Qualitäten schwieriger. Die Durchlaufzeiten in der Fertigung steigen drastisch an. Diese Problemstellung wird im oben genannten Forschungsvorhaben aufgegriffen. Ziel ist es, die Lagenanzahl und damit Fertigungszeit, die Wärmeeinbringung sowie Zusatzmaterial zu reduzieren, indem versucht wird, die Stegbreite der DY-Nahtvorbereitung von aktuell ca. 5 mm auf einlagig 10 bis 25 mm und beidseitig bis zu 40 mm zu erhöhen. Dies soll durch den Einsatz von Hochleistungsfügeverfahren erreicht werden, welche einlagig größere Einschweißtiefen ermöglichen. Die Anforderungen an das jeweilige Schweißverfahren ergeben sich aus den Fertigungstoleranzen aus dem Turmbau, den Anforderungen an die mechanischen Eigenschaften, bei der vor allem eine hinreichende Dauerfestigkeit sowie Zähigkeit zu nennen ist, und den fügetechnischen Anforderungen, welche sich aus den neuen Verfahren ergeben. In diesem Beitrag wird der derzeitige Stand der Erfahrungen und Erkenntnisse zur Wechselwirkung und die Problemstellung zur prozesstechnischen Umsetzung der beiden Verfahren dargestellt und erläutert. |