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Schweißen Dicke Stahlbauteile schneller und effizienter schweißen

Quelle: LZH 1 min Lesedauer

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Das LZH hat einen neuartigen Prozess zum Laserstrahl-MSG-Hybridschweißen mit Dickdraht entwickelt. Damit lassen sich dicke Stahlbauteile schneller und effizienter schweißen

Laserstrahl-MSG-Hybridschweißprozess: Schweißversuche mit MSG-Brenner in Neutralstellung und schleppendem Laserstrahl.(Bild: LZH)
Laserstrahl-MSG-Hybridschweißprozess: Schweißversuche mit MSG-Brenner in Neutralstellung und schleppendem Laserstrahl.
(Bild: LZH)

Im Rahmen des Projekts ÖkoHybrid untersuchen die LZH-Wissenschaftler Schweißprozesse an Feinkornbaustählen mit Blechdicken von bis zu 20 mm. Hierzu wollen sie einen Hybridbearbeitungskopf entwickeln und aufbauen. Sie kombinieren eine bereits kommerziell verfügbare Laserstrahlquelle mit einer Leistung von 3 kW und eine Schweißstromquelle mit einer Leistung von bis zu 40 kW. Die Schweißstromquelle entwickelt der Projektpartner ELMA-Tech GmbH. Der Projektpartner Förster Welding Systems GmbH wird eine Komplettanlage für den Hybridschweißprozess realisieren. Die Westsächsische Hochschule Zwickau führt schließlich grundlegende Untersuchungen zum MSG-Schweißprozess durch und prüft die Schweißverbindungen.

Anzahl der zu schweißenden Lagen reduzieren

Das Laserstrahl-MSG-Hybridschweißen kombiniert die Vorteile des MSG-Dickdrahtschweißens mit denen des Laserstrahlschweißens in einer gemeinsamen Prozesszone. So wird eine hohe Abschmelzleistung sowie eine hohe Schweißgeschwindigkeit erreicht. Mit dem Einsatz der 3 mm dicken Drähte kann viel Material eingebracht werden, damit ließe sich die Anzahl der zu schweißenden Lagen deutlich reduzieren und dadurch die Effizienz steigern. Der zusätzlich eingesetzte Laserstrahl erhöht dabei die Prozessstabilität.

Stahlbauteile im Grobblechbereich: großer Bedarf an schnellen Verfahren

Feinkornbaustähle kommen beispielsweise im Schiff-, Fahrzeug- und Pipelinebau zum Einsatz. Sie besitzen eine höhere Festigkeit als konventionelle Baustähle, weshalb geringere Materialstärken verwendet werden können. Damit wird es möglich, weniger Material einzusetzen und folglich das Gewicht der Bauteile zu verringern. Das Material stellt allerdings hohe Anforderungen an den Schweißprozess: Beispielsweise führt eine zu langsame Abkühlung beim Schweißprozess zu unzureichenden Festigkeiten und Zähigkeiten, während sich bei einer zu schnellen Abkühlung Risse und Nähte mit hoher Härte bilden können. Die Wissenschaftler wollen daher die Schweißgeschwindigkeit und die Abschmelzleistung unter Einhaltung der erforderlichen Abkühlzeiten steigern.

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