Fraunhofer-Gesellschaft

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Verzugs- und energiearmes Fügen mit modernen Diodenlasern für großformatige Stahlbaustrukturen

 
: Dittrich, Dirk; Strohbach, Robert; Jahn, Axel; Standfuß, Jens; Mayle, Jonathan

Innovative Verfahren der Lasermaterialbearbeitung : Vorträge, Beiträge und Posterbeiträge der 11. Jenaer Lasertagung am 22. und 23. November 2018
Düsseldorf: DVS Media, 2018 (DVS-Berichte 346)
ISBN: 978-3-96144-039-9
ISBN: 3-96144-039-5
S.97-104
Jenaer Lasertagung <11, 2018, Jena>
Deutsch
Konferenzbeitrag
Fraunhofer IWS ()
Automatenschweißen; Fertigungsgenauigkeit; Fertigungsoptimierung

Abstract
Im Stahl-, Schwermaschinen- und Behälterbau überwiegen konventionelle Fügeverfahren, und es gibt nur einen geringen Automatisierungsgrad. Außerdem entsteht oft ein erheblicher Bauteilverzug, der intensive Nacharbeit erforderlich macht. Ein Entwicklungsprojekt hatte das Ziel der Entwicklung wirtschaftlicher Laser-Fügeverfahren für den Stahlbau, die Verkürzung der Fertigungskette und Fertigungszeit, die Überbrückung laseruntypischer Fügespalte von 1 bis 2 mm und die Schaffung einer erhöhten Bauteilbelastbarkeit durch konstruktiven Vollanschluss und Einsatz von höchstfesten Stahlgüten bei gleichzeitigen Einsparungen von Werkstoff und Energie. Derzeit sind Laser für das Schweißen von Blechen mit Dicken > 10 mm und Bauteiltoleranzen <= 2 mm nicht nutzbar, denn hohe Abschmelzraten sind mit Lasern nicht leistbar, es bestehen hohe Anforderungen an die Fugenvorbereitung, die Investitionskosten für Hochleistungs-Laser (30 bis 50 kW) sind im Stahlbau nicht realisierbar und es gibt Defizite in der Prozesskette (Anlagentechnik, Schweißkopf). Innerhalb des Projekts wurde die Möglichkeit des Einsatzes eines Diodenlasers (Leistung 10 kW) zum Laser-Mehrlagen-Engspaltschweißen geprüft. Der Diodenlaser gewährleistet eine ausreichend hohe Abschmelzleistung und ist ideal anwendbar auf gut schweißbare Legierungen (Baustähle). Im Beitrag wird über entsprechende Schweißversuche mit verschiedenen Nutengeometrien und Spaltbreiten berichtet. Dabei wurde insbesondere der Verzug bei steigender Raupenanzahl untersucht. Mit den Versuchen wurde eine MES-Technologie mit Diodenlaser bis zu 90 mm Blechdicke entwickelt. Erzielt wurden riss- und bindefehlerfreie Schweißnähte und ein stark reduzierter Verzug der Bauteile. Die Porenhäufigkeit im Schweißgut entspricht der Bewertungsklasse B (DIN 13919-2). Die Ergebnisse wurden am Beispiel Kranbau praktisch angewandt. Es erwies sich, dass das Diodenlaser-Mehrlagen-Engspalt-Schweißen perspektivisch ein breites Anwendungsspektrum im Stahlbau ermöglicht. Mit einer möglichen Sensorerkennung der Fügespaltgeometrie ist eine Automatisierbarkeit der Nahtverfolgung zu erwarten.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-525706.html