Schweißen Wabenförmige Bleche sicher verschweißen

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BTU Cottbus-Senftenberg

Technologie-Institut für Metall & Engineering GmbH

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Novotechnik Messwertaufnehmer OHG

Strukturierte Bleche besitzen im Vergleich zu ebenen Blechen eine dreifach größere Steifigkeit – lassen sich aber bisher nur schwer verschweißen. Das Technologie-Institut für Metall & Engineering TIME und die BTU Cottbus haben hierfür eine spezielle Rollennaht-Elektrode entwickelt.

Um Konstruktionen beispielsweise im Fahrzeugbau leichter zu gestalten, werden dünnere Bleche mit steifigkeitserhöhenden Strukturen als Höcker mit 6-Eck-förmiger bienenwabenähnlicher Grundfläche eingesetzt. Bisher werden diese Bauteile mittels Rollennahtschweißen gefügt. Dies ermöglicht hohe Prozessgeschwindigkeiten, es ist keine zusätzliche Spanntechnik erforderlich und es wird ohne Schweißzusatzwerkstoffe gearbeitet. Im Vergleich zu ebenen Blechen besitzen strukturierte Bleche eine dreifach größere Steifigkeit. Also kann der Konstrukteur die Blechdicke z.B. von 0,7 mm auf 0,5 mm reduzieren, was einer Masse-Reduktion von knapp 30 Prozent ergibt.

Klassische Rollennaht-Elektroden lassen Wabenstrukturen einebnen

„Doch das Fügen solcher Bleche ist nicht ohne“, weiß TIME-Geschäftsführer Dr. Ralf Polzin. „Beim Rollennahtschweißen von strukturierten Blechen führen klassische Rollennaht-Elektroden zur teilweisen bzw. vollständigen Einebnung der Wabenstrukturen, was deren versteifende Wirkung reduziert oder gar eliminiert. Also haben wir gemeinsam mit der BTU Cottbus-Senftenberg eine besondere Rollennaht-Elektrode entwickelt, die die Wabenstruktur erhält.“ Das Deutsche Patent und Markenamt hat diese Erfindung jüngst patentiert.

Laterale Unterbrechungen in der zylindrischen Kontaktfläche

Für die notwendigen Versuche stellte die BTU Cottbus-Senftenberg strukturierte Bleche zur Verfügung, die bei TIME unter definierten Bedingungen und methodischer Vorgehensweise geschweißt wurden. Um grundlegenden Kenntnisse zu erforschen nutzten die TIME-Mitarbeiter Bleche aus den Werkstoffqualitäten DC04 und 1.4301 mit Blechdicken von 0,5 mm und 0,7 mm. Entwickelt wurde u.a. eine Elektrode mit periodisch unterbrochener Profilierung: Um unterbrochene Schweißnahtlinien (Steppnähte) zu erreichen, wurden in die zylindrische Kontaktfläche laterale Unterbrechungen eingefügt, sodass diese beim Abfahren der Struktur die Auswölbungen verformungsfrei überspringen. Die nun patentierte zweite Elektrode hat einen zickzackartigen Verlauf und wurde somit für das konturerhaltende Dichtnahtschweißungen konzipiert.

Einsatzgebiete: Wärmetauscher, Thermobehälter und Akkugehäuse

Strukturierte Blechen werden für Leichtbauapplikationen verwendet, aber auch als durchströmte Wände für z. B. Wärmetauscher kommen sie zur Anwendung. Werden Wabenbleche mit anderen, strukturierten oder ebenen Blechen überlappend im Parallelstoß angeordnet, können Paarungen mit Hohlräumen zwischen den Blechen entstehen, sogenannte mehrschalige Bauelemente. Diese Hohlräume ermöglichen beispielsweise, das sie mit flüssigen Medien durchströmt werden können. Damit lassen sich zukünftig z.B. auch Wärmetauscher und temperierbare Behälter realisieren. Die so verschweißten Wabenbleche testeten die BTU Cottbus-Senftenberg und TIME mittels Druck- und Dichtheitsprüfung nach DIN EN ISO 17654 erfolgreich. Fazit: Die Eignung solcher mehrschaligen, durchströmbaren Bauelemente aus strukturierten Blechen wäre demnach beispielsweise für Heizkörper, temperierbare Behälter, Wärmetauscher oder Akkugehäuse gegeben.  (jup)

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