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Laser Zentrum Hannover

Automatisiertes Hochleistungsauftragschweißen großflächiger Schutzschichten

| Redakteur: Stefanie Michel

Im KMU-Projekt Hodopp haben sich Laser Zentrum Hannover (LZH e.V.) und drei Industriepartner zum Ziel gesetzt, die Prozessgeschwindigkeiten für das Auftragen von Verschleiß- und Korrosionsschutzschichten auf große Bauteile um 400 % zu steigern. Dazu entwickeln sie eine neuartige Prozesskombination von nichtübertragenem Lichtbogen und gezielter laserbasierter Bauteilerwärmung.

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( Bild: Laser Zentrum Hannover )

Die hohe Reinheit des aufgeschweißten Materials soll bereits in der ersten Schicht einen ausreichenden Schutz des Bauteils gewährleisten. Beim derzeit eingesetzten MSG-Auftragschweißverfahren schmilzt ein Lichtbogenplasma die Drahtelektrode und das Werkstück gleichzeitig auf. Dabei liegt der Aufmischungsgrad der Materialien bei 30 %, sodass der Beschichtungsprozess bis zu dreimal wiederholt werden muss, um eine ausreichende Qualität der Schutzschicht zu erreichen. Bei maximalen Auftragraten von nur 5 kg/h dauert das Beschichten eines Quadratmeters mit dieser Technik bis zu 24 h und erzeugt hohe Energie- wie Personalkosten.

Höhere Auftragraten beschleunigen und verbessern das Schweißverfahren

Mit dem im Juni 2012 gestarteten Projekt Hodopp wollen die Entwicklungspartner vierfach höhere Auftragraten von bis zu 20 kg/h bei gleichzeitiger Reduzierung der Einschweißtiefe sowie Aufmischungen < 5% erreichen, sodass nur eine einzige Schicht aufgetragen werden muss. Dies will man durch das Entkoppeln der Einbrandsteuerung vom Aufschmelzen des Drahtwerkstoffes erreichen und so Produktivität sowie Qualität des Schweißverfahrens erheblich steigern.

Zur Umsetzung dieser Ziele werden zwei Einzelverfahren auf neue Weise verknüpft: Im süddeutschen Unternehmen Merkle Schweißanlagen-Technik wird ein modifiziertes MSG-Auftragschweißverfahren optimiert, bei dem der eingesetzte Lichtbogen ohne Kontakt zum Werkstück zwischen zwei Elektroden brennt. Über eine Anpassung von Düsenform und Brennerstellung sowie durch Verminderung der Schutzgasmenge wird ein stabiler und spritzerfreier Prozess angestrebt.

Diodenlaser sorgt für geringen und homogenen Einbrand am Werkstück

In der Abteilung Werkstoff- und Prozesstechnik am LZH arbeitet man am zweiten Prozessschritt: Ein Diodenlaser der neuesten Generation mit schwacher Leistung < 0,5 kW soll für einen geringen wie homogenen Einbrand am Werkstück sorgen. Der Laser fokussiert auf das Bauteil kurz bevor die Schmelze der beiden Drähte auftrifft und führt zum Anschmelzen der Werkstückrandschicht. Eine Ablenkvorrichtung steuert dabei die Temperaturverteilung.

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