Projektkurzbeschreibung

Steigerung der Produktivität bei der Verarbeitung von dickwandigen Bau- sowie Duplexstählen durch die Anwendung des Laserstrahlschweißens unter Grobvakuum

Steckbrief

Eckdaten

Förderinstitution:
AiF / Fosta
Laufzeit:
01.05.2013 bis 30.04.2015
Projektnummer:
IGF 17780 N (P973)

Ansprechpartner am ISF

Foto des ISFInstitut für Schweißtechnik und Fügetechnik

Sowohl Baustähle als auch Duplexstähle finden insbesondere im Bereich großer Blechdicken vermehrt Einsatz. Die Energiewende ist ohne den massiven Einsatz von Stahlkonstruktionen mit Wanddicken bis zu 100 mm für Offshore Windenergieparks nicht möglich. Duplexstahl wird als Konstruktionswerkstoff vermehrt in Branchen, wie dem Chemie- und Anlagenbau oder dem Bauwesen eingesetzt, da diese Gruppe von nichtrostenden Stählen Korrosionsbeständigkeit, hohe mechanische Festigkeit mit einer hohen Kosteneffizienz.

Fallstudien zeigen, dass beim Schweißen dickwandiger Konstruktionen sowie von Duplex-Stahl das Nadelöhr die Schweißzeit an sich ist. Besonders bei hoher Produktionsleistung treten Investitionskosten in den Hintergrund. Weitere kostentreibende Faktoren sind Schweißzusatzwerkstoffe und Hilfsstoffe, Personal, Wärmenachbehandlungszyklen (bei Duplex) sowie Richtarbeiten. Es besteht also Forschungsbedarf zur Qualifizierung von hochproduktiven und innovativen Schweißverfahren zum Fügen dickwandiger Strukturen. Ein solches Verfahren ist das Laserstrahlschweißen im Grobvakuum. Im Vergleich zu Lichtbogenverfahren, wie dem MSG- oder UP-Schweißen, kann der thermische Verzug stark reduziert werden, es werden erheblich höhere Einschweißtiefen und damit kürzere Durchlaufzeiten erreicht und es ergeben sich weitere wirtschaftliche Vorteile durch den Verzicht auf Schweißzusatzwerkstoff. Gegenüber dem konventionellen Laserstrahlschweißen an Atmosphäre kann die Einschweißtiefe um den Faktor 2 bis 3 gesteigert werden. Im Vergleich zum Elektronenstrahlschweißen werden bei dieser Verfahrensmodifikation deutlich kürzere Evakuierzeiten erreicht und es besteht die Möglichkeit einer gezielten Beeinflussung der metallurgischen Eigenschaften des Schweißgutes durch Einstellung einer definierten Arbeitsatmosphäre. Darüber hinaus zeichnet sich das Laserstrahlschweißen durch eine hohe Marktdurchdringung und Akzeptanz seitens der Industrie aus.

Die Projektziele bestehen in der Erweiterung der Prozessgrenzen des Laserstrahlschweißens auf Blechdicken von 60 mm für Baustähle und 30 mm für Duplexstähle. Darüber hinaus wird im Zuge des Projektes untersucht, ob eine Gefügebeeinflussung des Schweißgutes von Duplexstählen mit dem Ziel einer Optimierung des Austenit/Ferrit Verhältnisses durch Schweißen unter einer definierten Stickstoff-Atmosphäre erreicht werden kann.