Abstract No.:
6184

 Scheduled at:
Tuesday, September 17, 2019, Saal 3 10:30 AM
Schiffbau


 Title:
Vermeidung von Schweißimperfektionen im Überlappbereich bei laserstrahlhybridgeschweißten Rundnähten

 Authors:
Sergej Gook* / Fraunhofer IPK, Deutschland
Ömer Üstündag / Fraunhofer IPK, Deutschland
Andrey Gumenyuk/ Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung, Deutschland
Michael Rethmeier/ Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung, Deutschland

 Abstract:
Die Laserstrahl-Hybrid-Schweißtechnologie erweist sich in der schweißtechnischen Fertigung immer mehr als innovative Alternative gegenüber anderen Schweißverfahren. Obwohl das Laserstrahl-Hybridschweißverfahren viele wirtschaftliche Vorteile gegenüber herkömmlichen Schweißverfahren aufweist, wie z.B. große Einschweißtiefe und dadurch eine reduzierte Anzahl von Schweißlagen, geringe thermische Belastung des Grundwerkstoffes aufgrund reduziertem Wärmeeintrag, konnte das Schweißverfahren lediglich für das Schweißen von Längsnähten demonstriert werden. Eine Vielzahl von Schweißaufgaben, z.B. beim Schweißen von Segmenten von Windkraftanlagen oder dem Orbitalschweißen beim Verlegen von Großrohrleitungen sieht vor, dass die zu schweißenden Bauteile mit einer Rundnaht zusammengefügt werden. Die schweißtechnische Herausforderung ist hier, dass beim Schließen einer Rundnaht mit der Entstehung eines fehlerbehafteten Überlappbereiches zu rechnen ist. Ein zentrales Problem im Überlappbereich einer laserstrahl- sowie laserhybridgeschweißten Rundnaht ist die Bildung von Imperfektionen wie Poren, Rissen sowie die Bildung eines Endkraters, welcher als geometrische Kerbe wirkt. Bisher liegen keine universellen Lösungen zur fehlerfreien Ausführung von geschlossenen Rundnähten beim Laserstrahl-Hybridschweißen vor. Diese Studie befasst sich mit der Entwicklung eines Verfahrens, mit dem die Entstehung von o.g. Schweißimperfektionen vermieden wird. Die Strategie der Prozessführung beim Schließen der Rundnaht sieht hervor, dass ein fehlerfreier Überlappbereich durch die Kontrolle der Erstarrungsbedingungen am Schweißnahtende erreicht werden kann. Die kontrollierte Wärmeführung wird durch eine Anpassung der Parameter von beiden beteiligten Schweißprozessen, dem Laserstrahl- sowie MSG-Schweißprozess realisiert. Eine Serie von Schweißversuchen an bis zu 10 mm dicken Blechen aus hochfesten Stählen S355 und S700MC wurde mit Variation der Prozessparameter wie die Defokussierung des Laserstrahls, die Länge des Überlappbereiches sowie die Lichtbogenleistung durchgeführt. Es konnte gezeigt werden, dass eine Defokussierung von bis zu 40 mm über den Weg von max. 15 mm (ca. die Länge des Schmelzbades) während der Bewegung des Schweißkopfes zu einer deutlich besseren Nahtausbildung im Überlappbereich führte. Es konnte eine günstige kelchförmige Schweißnahtform ohne einer Tendenz zur Rissbildung erzielt werden.

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