Prozesssicheres und leistungsstarkes Fügen von hochfesten Feinkornbaustählen durch ein Hybridschweißverfahren mit integrierter Vorwärmung (DOVOR)

Projektbeschreibung

Der Trend im Stahlbau führt zu immer schlankeren und leichteren Konstruktionen. Daher wächst die Nachfrage nach Stählen mit höherer Streckgrenze und gleichzeitg guten Eigenschaften hinsichtlich Verarbeitung sowie dem Trag- und Ermüdungsverhalten. Zu einer wirtschaftlichen Fertigung von Konstruktionen gehören an die Schweißaufgabe angepasste, leistungsfähige und prozesssicher Fügeverfahren. Konventionelle Lichtbogenschweißverfahren, wie beispielsweise das Metallschutzgasschweißen und das Unterpulverschweißen, können diese Stähle nur mit vergleichsweiser geringer Schweißgeschwindigkeit bei einer hohen Lagenanzahl fertigen. Zusätzlich verformen sich die Bauteile durch den hohen Energieeintrag und mechanische Eigenschaften wie Zähigkeit und Härte werden an der Fügestelle negativ beeinflusst.

Mit dem zu entwickelnden kombinierten Schweißverfahren aus induktiver Vorwärmung und Laser-Metallschutzgas-Hybridschweißen werden Stahlwerkstoffe bis zu einer Blechdicke von 20 mm in einem Arbeitsgang verschweißt, so dass keine mehrlagigen Schweißnähte erforderlich sind. Mit diesem Verfahren werden hochfeste Feinkornbaustähle in der Festigkeitsklasse von 460 - 690 N/mm² und Blechdicken von 10-15 mm und bis 20 mm verarbeitet. Eine Vorbereitung der Schweißkanten vor Beginn des Prozesses ist nicht notwendig, so dass nach dem Plasmazuschnitt direkt gefügt und somit auch das Nahtvolumen reduziert werden kann.

Gegenüber einem reinen MSG-Laserschweißverfahren kann durch die induktive Vorwärmung die eingebrachte Streckenenergie zur Vermeidung von Nahtimperfektionen gezielt beeinflusst werden. Die implementierte Vorwärmung der Bauteilkanten ermöglicht auf der einen Seite eine Steuerung der Schweißnahtausformung und eine gezielte Beeinflussung des Kornwachstums, um Schweißdefekte zu vermeiden. Auf der anderen Seite kann die Schweißgeschwindigkeit bzw. die Einschweißtiefe gesteigert werden.

Das IGF-Vorhaben Nr. 16600 der Forschungsvereinigung Stahlanwendung e.V. –FOSTA, Sohnstraße 65, 40237 Düsseldorf wird über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung und –entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

Vertragspartner

• Laserzentrum Hannover (Gesamtprojektleitung)
• Institut für Elektroprozesstechnik, Leibniz Universität Hannover
• Institut für Stahlbau, Leibniz Universität Hannover