Schweißen Dünne Bleche für Abgasanlagen mit reduziertem Wärmeeintrag fügen

Beim Schweißen von Leichtbau-Abgasanlagen mit Blechdicken zwischen 0,5 und 1 mm spielt ein reduzierter Wärmeeintrag mit einem kontrollierten Einbrand eine wichtige Rolle. Eine Verfahrensvariante des Lichtbogenschweißens arbeitet mit einer pulsierenden Drahtbewegung und reduziert damit den Bauteilverzug.

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ARKU Maschinenbau GmbH

KOHLER Maschinenbau GmbH

HBS Bolzenschweiss-Systeme GmbH & Co. KG

SKS Welding Systems GmbH

Speziell im Bereich Abgastechnik dominiert bei der Eberspächer-Gruppe das Verarbeiten dünner Bleche. Als Fügetechnik ist das robotergestützte Lichtbogenschweißen (Bild 1) das Verfahren der Wahl. Weltweit arbeitet Eberspächer mit rund 1000 Schweißrobotern, wovon über 95 % die MAG-(Metall-Aktivgas-)Prozesse nutzen. Mit den bekannten modifizierten MAG-Prozessen wie dem KF-Puls von SKS Welding erreicht das Unternehmen bisher gute Ergebnisse. Die Dicke der zu fügenden Bleche beträgt dazu minimal 1,5 bis 1 mm. Jedoch genügen diese Prozesse den Leichtbaubedingungen der Automobilindustrie nicht mehr.

Blechdicken bei Leichtbau-Abgasanlagen liegen zwischen 1 und 0,5 mm

Für eine typische Leichtbau-Abgasanlage dürfen die Blechdicken nur noch zwischen 1 und 0,5 mm betragen. Eine heutige Abgasanlage – gleich ob für einen Pkw, einen Lkw oder für Sonderfahrzeuge – hat praktisch nichts mehr mit einem Auspuff gemein. Sie beginnt am Motor mit dem „hot end“ aus Krümmer und Katalysator oder Dieselpartikelfilter. Sie setzt sich fort mit den Orbital-tailored-Rohren und eingefügten Kammern, das heißt Bauteilen, deren Wanddicke je nach späteren Lastbedingungen variiert. Das „cold end“ bilden eine Vielzahl von „tailored strips“ als Schalldämpferschalen, rollierten Vor- und Nachschalldämpfern aus dünnwandigem Blech, dünnwandige Böden sowie Innen- und Zwischenrohre.

Der Gewichtsanteil der Stahlbleche reduziert sich um bis zu 35 %

Ein zweirohriges Abgassystem eines Mittelklasse-Pkw kann bis zu 4 m lang sein. In konventioneller Bauart summiert sich das Gewicht seiner Bauteile auf rund 40 kg. Die Leichtbauvariante soll nur noch die Hälfte auf die Waage bringen. Der Gewichtsanteil der Stahlbleche reduziert sich dank der geforderten geringen Blechdicken um bis zu 35 %. Dies wirkt sich von der Stahlerzeugung bis zur Verarbeitung als Abgaskomponenten, aber vor allem auch im späteren Fahrbetrieb in deutlich geringeren Schadstoffemissionen aus.

Eberspächer verarbeitet für seine Abgassysteme überwiegend austenitische und ferritische Edelstähle 1.4301, 1.4509 und 1.4828. Ein Schweißprozess, der bei 1 mm Blechdicke noch stabil läuft, kann bei 0,5 mm bereits erhebliche Schweißfehler wie Durchbrenner ergeben. Deshalb wird für Leichtbau-Abgasanlagen ein Schweißverfahren benötigt, das die Prozesssicherheit unter diesen verschärften Bedingungen gewährleistet. Gemeinsam definierten SKS und Eberspächer die Anforderungen an den passenden Schweißprozess und seine Ergebnisse. Die zentrale Rolle spielt dabei ein reduzierter Wärmeeintrag mit einem kontrollierten Einbrand.

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