Optimierung der Herstellung lasergeschweißter Fülldrähte für das Schweißen hochfester Stähle

Publikationen: Thesis / StudienabschlussarbeitDissertation

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Abstract

Die steigenden Anforderungen der Industrie, auch in Bezug auf Leichtbau, führen zu einem vermehrten Einsatz von hoch- und höherfesten Stahlsorten. Die Schweißtechnik macht diese Entwicklung mit. Speziell für diese Stähle werden Schweißzusätze angeboten, die neben anderen spezifischen Eigenschaften einen geringen Wasserstoffgehalt aufweisen, da für hoch- und höherfeste Stähle besonders die Gefahr einer Wasserstoffversprödung besteht. Bisher werden Fülldrähte überlappend produziert. Böhler Schweißtechnik Austria GmbH entwickelt einen Fülldraht, der über die gesamte Länge geschlossen ist. Dadurch wird die Füllung vor eindringendem Wasser, aber auch Schmutz und Öl geschützt und die Gefahr der Wasserstoffversprödung reduziert. Der Herstellprozess umfasst nach einer Rohrprofilierung, eine Pulverfüllstation und eine Durchmesserreduktion mit geschleppten Roller Dies. In den Prozess am Besten integrierbar ist eine Laserschweißanlage direkt beim Schließen des Rohrs. Verschiedene Bedingungen, wie geringe Bandschwankungen, paralleler Stumpfstoß und angepasste Bandkanten sind wesentlich für optimale Schweißbedingungen. Die Schweißnahtqualität bestimmt nachfolgend die Haltbarkeit in der Durchmesserreduuzierung. Auch die Art und Menge der Pulverfüllung verändert die Umformung in der Ziehanlage. Dadurch ergibt sich eine Vielzahl an Parameter die sich gegenseitig beeinflussen. Mit FEM-Analysen wurden die einzelnen Prozessschritte untersucht und Optimierungen erarbeitet. Im ersten Teilschritt der Walzprofilierung sind die Programme Abaqus und Copra mit einander verglichen worden. Die Spannungsverteilung und entstehenden Geometrien ähneln einander stark, so dass im Weiteren die alleinige Verwendung von Abaqus gerechtfertigt ist. Eine optimierte Walzengeometrie wurde entwickelt. Im zweiten Teilschritt wurden die Lasereinstellungen untersucht und eine mögliche Vorwärmung erprobt. Als letzter Teilschritt wurde die Durchmesserreduzierung betrachtet. Hierbei spielt die Verdichtung des Pulvers während der Umformung eine wesentliche Rolle. Auch die Parameter Walzenöffnungswinkel, Schweißnahthärte, Schweißnahtgröße und Innendruck als Folge der Pulververdichtung wurden mit FEM analysiert und in Bezug auf Spannungsverteilung, Ziehkraft und Walzenkraft ausgewertet. Insgesamt konnten die Parameter in den Teilbereichen der Produktion beleuchtet und Optimierungsmaßnahmen erarbeitet werden.

Details

Titel in ÜbersetzungOptimization of the production process of laser-welded flux cored wires
OriginalspracheDeutsch
QualifikationDr.mont.
Betreuer/-in / Berater/-in
StatusVeröffentlicht - 2012