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Thursday, September 17, 2015, Saal Petersburg 9:00 AM Anlagen-, Behälter- und Rohrleitungsbau I |
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Schleppgasdüsen - Bewertung industriell eingesetzter Varianten und Entwicklung neuartiger, numerisch und experimentell optimierter Konzepte |
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Sebastian Jäckel* / Technische Universität Dresden, Institut für Fertigungstechnik, Professur Fügetechnik und Montage, Deutschland Sascha Rose / TU Dresden, Deutschland Uwe Füssel/ TU Dresden, Deutschland |
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Bei einer Vielzahl von Werkstoffen (z. B. hochlegierte Stähle, Nickel und Nickelbasislegierungen sowie Titan) müssen Bauteilbereiche nach dem Schweißen durch Schleppgasdüsen vor Atmosphärensauerstoff geschützt werden. Aufgrund der hohen Schutzgasdurchflussmengen stellt der Einsatz von Schleppgasdüsen in Schweißfertigungen einen erheblichen Kostenfaktor dar. Die bisherigen Auslegungen und Konstruktionen erfolgen meist noch immer empirisch, wozu konkrete und firmenübergreifende Konstruktionsempfehlungen aber bislang fehlen. Damit ist ein hoher zeitlicher und finanzieller Aufwand verbunden, der in sich schnell verändernden Fertigungen mit steigenden Qualitätsanforderungen und hohem Kostendruck nicht mehr zeitgemäß ist. Im Beitrag werden die wichtigsten industrierelevanten Schleppgasdüsenkonzepte systematisch in Bezug auf Prozesssicherheit, Wirtschaftlichkeit, Zugänglichkeit sowie Anwendbarkeit vergleichend bewertet. Auf Grundlage von numerischen und experimentellen Untersuchungen werden modifizierte und neuartige Gasverteilungskonzepte sowie deren Auswirkungen auf den Schutzgasverbrauch als auch die notwendigen Spülzeiten abgeleitet. Die neu entwickelten Schleppgasdüsenkonzepte können bei geringen Schutzgasvolumenströmen Sauerstoffkonzentrationen von unter 20 ppm im Bereich der Schleppgasdüse prozesssicher gewährleisten. Im Hinblick auf eine universelle Anwendbarkeit der Düsen wird zudem auf die Möglichkeit der Größenskalierung und individuellen Anpassung eingegangen. Basierend auf den erarbeiteten Vorzugsvarianten sowie Untersuchungen zu sensitiven Einflussgrößen (z. B. Kopplung Prozess-Schleppgasdüse, Abstand Schleppgasdüse-Werkstück) werden dabei konkrete Konstruktionsempfehlungen abgeleitet und verallgemeinert, die den Anwender bei der Auslegung und Dimensionierung von Schleppgasdüsen für spezifische Fügeaufgaben und Randbedingungen unterstützen und dadurch zu einer Erhöhung der Wettbewerbsfähigkeit beitragen. Anhand von Praxisbeispielen an Cr-Nr-Bauteilen wird gezeigt, dass Anlauffarben vollständig vermieden werden können. |