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Stahl-Aluminium-Fügen

Reduzierter Wärmeeintrag fügt Stahl mit Aluminium

| Autor/ Redakteur: Annette Orth / Peter Königsreuther

Moderne Fahrzeuge erfüllen umwelttechnische Anforderungen nur durch pfiffigen Leichtbau mit unterschiedlichsten Materialien, die sicher miteinander verbunden werden müssen. In Sachen Alu-Stahl-Mix, gibt es nun etwas Neues von einem Schweißexperten.

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Mit dem CMT-Schweißprozess von Fronius lassen sich Stahl und Aluminium prozesssicher und effizient fügen, weil verbleichsweise wenig Wärme die Fügestelle belastet. Magna Steyr hat den Prozess optimiert und setzt damit nun den wirtschaftlichen Leichtbau per Materialmix um.
Mit dem CMT-Schweißprozess von Fronius lassen sich Stahl und Aluminium prozesssicher und effizient fügen, weil verbleichsweise wenig Wärme die Fügestelle belastet. Magna Steyr hat den Prozess optimiert und setzt damit nun den wirtschaftlichen Leichtbau per Materialmix um.
( Bild: Fronius )

Die Automobilindustrie setzt beim Karosseriebau gerne auf die Kombination verschiedener Werkstoffe. Der Grund: Das Fahrzeuggewicht lässt sich durch Aluminium oder faserverstärkte Kunststoffe deutlich reduzieren, was die Leistung erhöht und den Kraftstoffverbrauch senkt. Auch immer strengere Abgasvorschriften könnten ohne modernen Leichtbau kaum eingehalten werden. Heutige Fahrzeuge zeichnen sich deshalb durch einen bis ins kleinste Detail ausgetüftelten Materialmix aus. Jedes einzelne Teil funktioniert bei minimalem dabei Gewicht optimal. In ihren Eigenschaften sehr unterschiedliche Werkstoffe jedoch prozesssicher miteinander zu verbinden, ist eine echte Kunst.

Die Fügetemperatur macht die Qualität

Zu den am häufigsten genutzten Kombinationen im automobilen Leichtbau zählt die der Aluminium-Stahl-Mix. Um dabei Kosten zu sparen, verschweißt man die Alu-Teile im Flanschbereich mit verzinkten Stahlblechen, sodass sie in der Rohbaulinie mit dem üblichen und günstigen Punktschweißen gefügt werden können. Dabei gilt es jedoch zu beachten, dass die beiden Materialien sehr unterschiedliche physische und chemische Merkmale tragen, wie zum Beispiel in puncto thermischer Ausdehnung, Wärmeleitung und Korrosionsbeständigkeit. Diese Unterschiede wirken sich auf die Qualität und Festigkeit der Schweißverbindung negativ aus. Und auch die Umformbarkeit in anschließenden Fertigungsprozessen wird so stark eingeschränkt.

Der Grund dafür liegt in der sogenannten intermetallischen Phase, die sich beim Schweißen von Stahl und Aluminium dort bildet, wo sich die beiden Materialien berühren und verschmelzen. Diese Schicht ist spröde sowie anfällig für Riss- und Porenbildung. Davon betroffen ist auch der internationale Automobilzulieferer Magna Steyr mit Hauptsitz im österreichischen Graz. Um die Kosten für die Fertigung von Stahl-Aluminium-Schweißteilen zu senken, untersuchte Magna Steyr den Fügeprozess detailliert und kam zu dem Ergebnis, dass die Fügetemperatur einen entscheidenden Einfluss auf die Nahtqualität hat.

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