Mit Laser-Hybridschweißprozess hochfeste Stähle sicher fügen
05.09.2014

Bild 1: Hochfeste Feinkornbaustähle können mit dem am LZH entwickelten Laser-MSG-Hybridschweißprozess ohne Heißrisse gefügt werden. Foto: LZH

Bild 2: Versuchsaufbau des Laser-MSG-Hybridschweißprozesses mit einer Induktionsspule zum Vorwärmen. Foto: LZH

Bild 3: Einlagiges Laser-MSG-Hybridschweißen: Querschliff einer Schweißnaht von 20 mm dickem hochfestem Feinkornbaustahl der Güte S690QL. Foto: LZH

Laser-Metallschutzgas (MSG)-Hybridschweißen ist schnell, eignet sich für große Nahttiefen und kann große Spaltabstände überbrücken. Jedoch treten bei hochfesten Feinkornbaustählen im Dickblechbereich häufig Heißrisse und zu hohe Härtegradienten in der Schweißnaht auf. Wissenschaftler des Laser Zentrum Hannover e. V. (LZH) und der Leibniz Universität Hannover (LUH) haben daher in einem interdisziplinären Projekt ein Hybridschweißverfahren mit induktiver Vorwärmung entwickelt. Mit diesem können hochfeste Feinkornbaustähle bis zu einer Blechdicke von 20 mm einlagig mit hoher Schweißnahtqualität sicher gefügt werden.

Um die Güte der Schweißnaht beim Laser-MSG-Hybridschweißen zu verbessern, hat die Gruppe Fügen und Trennen von Metallen des LZH das Verfahren um eine integrierte, induktive Vorwärmung erweitert. Durch eine Induktionsspule wird direkt vor dem Schweißen gezielt Energie im Bereich der Schweißnaht eingebracht. Hiermit kann der Stahl berührungslos auf die gewünschte Vorwärmtemperatur gebracht werden. Die Härte der Schweißnaht wird geringer, die Bruchdehnung nimmt zu und Heißrisse werden vermieden. Mit dem Verfahren können Stahlbleche einlagig gefügt und so signifikant Material und Zeit gespart werden.

Entwickelt für die Praxis
Entwickelt wurde das Verfahren für hochfeste Feinkornbaustähle mit Streckgrenzen von 460 bis 690 N/mm². Anwendung finden die verwendeten Güten S700MC, X70 und S690QL im Kran-, Pumpen-, Pipeline- und Brückenbau sowie im Offshorebereich. Bei dem Prozess werden je nach Blechdicke Vorschubgeschwindigkeiten von 0,75 m/min bis 2,5 m/min erreicht.

Interdisziplinär zum Ziel
Grundlage für das Projekt war die enge Zusammenarbeit zwischen den Werkstoff- und Prozesstechnikern vom LZH und den Ingenieuren aus den Bereichen Bauwesen und Elektrotechnik der LUH. Während die Ingenieure am LZH Schweißprozesse experimentell umsetzten, simulierten das Institut für Elektroprozesstechnik und das Institut für Stahlbau (beide LUH) den Vorwärmprozess beziehungsweise den Schweißprozess und prüften die Schweißnähte.

Das Projekt DOVOR – Prozesssicheres und leistungsstarkes Fügen von hochfesten Feinkornbaustählen durch ein Hybridschweißverfahren mit integrierter Vorwärmung wurde gefördert durch die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen "Otto von Guericke" e. V. (AiF), Förderträger war die Forschungsvereinigung Stahlanwendung e.V. – FOSTA.
 

Zu der Pressemitteilung gibt es drei Bilder und ein Video.

Bildunterschrift Bild 1: Hochfeste Feinkornbaustähle können mit dem am LZH entwickelten Laser-MSG-Hybridschweißprozess ohne Heißrisse gefügt werden. Foto: LZH

Bildunterschrift Bild 2: Versuchsaufbau des Laser-MSG-Hybridschweißprozesses mit einer Induktionsspule zum Vorwärmen. Foto: LZH

Bildunterschrift Bild 3: Einlagiges Laser-MSG-Hybridschweißen: Querschliff einer Schweißnaht von 20 mm dickem hochfestem Feinkornbaustahl der Güte S690QL. Foto: LZH

Videounterschrift Video 1: Prozessvideo des Laser-MSG-Hybridschweißprozess: Das Blech wird durch eine Induktionsspule vorgewärmt, bevor es gefügt wird. Video: LZH

Marketing  & Kommunikation
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Tel.: +49 511 2788-238
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Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH)
Als unabhängiges gemeinnütziges Forschungsinstitut steht das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) für innovative Forschung, Entwicklung und Beratung. Das durch das Niedersächsische Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Verkehr geförderte LZH widmet sich der selbstlosen Förderung der angewandten Forschung auf dem Gebiet der Photonik und Lasertechnologie. 1986 gegründet erarbeiten inzwischen über 170 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter einen Umsatz von 15,993 Millionen Euro (Stand 2013), u.a. aus Erträgen aus Projekten von Bund, Land, EU und der Industrie.

Der Fokus des LZH liegt auf den Bereichen Optische Komponenten und Systeme, Optische Produktionstechnologien und Biomedizinische Photonik. Die interdisziplinäre Zusammenarbeit von Naturwissenschaftlern und Maschinenbauern ermöglicht innovative Ansätze für Herausforderungen verschiedenster Bereiche: von der Komponentenentwicklung für spezifische Lasersysteme bis hin zu Prozessentwicklungen für die unterschiedlichsten Laseranwendungen, zum Beispiel für die Medizintechnik oder den Leichtbau im Automobilsektor. 17 Ausgründungen sind bis heute aus dem LZH hervorgegangen. Das LZH schafft so einen starken Transfer zwischen grundlagenorientierter Wissenschaft, anwendungsnaher Forschung und Industrie.