Duplexstähle reproduzierbar und effizient mit dem Laser schweißen

30.10.2019 - 10:30

Laserstrahlschweißverfahren konnten sich für Duplexstähle im Dickblechbereich bisher nicht großflächig durchsetzen. Das LZH will dies nun mit einem Laserstrahl-Unterpulver-Hybridschweißprozess im Projekt DupLUH ändern.

Duplexstähle werden aufgrund ihrer hervorragenden Eigenschaften hinsichtlich Festigkeit und Zähigkeit bei gleichzeitig guter Korrosionsbeständigkeit in vielen Anwendungsgebieten eingesetzt. Bisher werden dickwandige Duplexstähle mit Hilfe von mehrlagigen Lichtbogenschweißverfahren gefügt. Das LZH arbeitet nun daran, einen reproduzierbaren und effizienten Laserstrahl-Unterpulver-Hybridschweißprozess für Duplexstählen bis 30 Millimeter Materialstärke zu entwickeln.

Wärmeführung für ein gutes Gefüge

Duplexstähle erhalten ihre Eigenschaften durch ein Gefügeverhältnis von 40 % Deltaferrit und 60 % Austenit. Beim Schweißen muss auf die Wärmeführung geachtet werden, um das Gefüge nicht zu verändern. Eine zu hohe Abkühlzeit kann zu Ausscheidungen (Nitride und intermetallische Phasen) sowie zu einer spröden Grobkornzone führen. Zu geringe Abkühlzeit führt hingegen zu einer geringen Austenitbildung. Daher will das LZH mit einer kontrollierten Wärmeführung das erforderliche Gefüge einstellen.

Bei den bislang eingesetzten Lichtbogenschweißverfahren ist eine mehrlagige Prozedur notwendig. Dazu kommen eine aufwendige Nahtvorbereitung und hoher Schweißzusatzwerkstoffverbrauch. Bisher konnten sich reine Strahlschweißverfahren aufgrund der Ausbildung eines ungünstigen Deltaferrit-Austenit-Verhältnisses in der Praxis nicht durchsetzen.

Die im Forschungsvorhaben zu erstellende Handlungsempfehlung wird es sowohl Anlagenbauern, Halbzeug-, Stromquellen-, Laserstrahlquellen- als auch Komponentenherstellern ermöglichen, ihre Dienstleistungsfähigkeit zu erweitern und neue Märkte zu erschließen.

Über DupLUH

In dem Projekt „Fügen von Duplexstählen mittels Laserstrahl-UP-Hybridschweißen“ (DupLUH) arbeitet das LZH zusammen mit dem Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU). Der Projektbegleitende Ausschuss deckt verschiedene Branchen mit unterschiedlichen Kompetenzen und Interessen ab.

Das IGF-Vorhaben 20736 BG der Forschungsvereinigung Stahlanwendung e. V. (FOSTA) wird über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

https://www.lzh.de

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