Das Nonvakuum-Elektronenstrahlschweißen (NVEBW) ist ein hoch produktives Schweißverfahren. Es ermöglicht beim Schweißen von Feinblechen hohe Schweißgeschwindigkeiten von bis zu 20 m/min. Defekte wie das sogenannte Humping begrenzen die erreichbare Schweißgeschwindigkeit. Durch die Nutzung von Schutzgasen konnte die Humpingbildung wirksam unterdrückt werden. An Bauteilschweißungen konnte mit Schutzgasen die Schweißgeschwindigkeit um bis zu 30 % gesteigert und Humping vermieden werden. Neben der Massenfertigung von Feinblechen bei hohen Schweißgeschwindigkeiten kann das NVEBW auch zum Schweißen von dickwandigen Bauteilen eingesetzt werden. Mit dem Hintergrund der Stahlrohrturmfertigung für Windenergieanlagen, die im Allgemeinen mit dem Unterpulverprozess (UP) geschweißt wird, sind Baustähle und höherfeste Feinkornbaustähle mit dem NVEBW geschweißt worden. Durch geeignete Maßnahmen wie Vorwärmung, Legieren und einer Durchschweißung konnte dabei die Bildung von Mittelrippendefekten vermieden werden. Vor allem das Durchschweißen mit Badstütze in Wannenposition hat sich als geeignet erwiesen, um Mittelrippendefekte zu vermeiden. Mit dem NVEBW konnte bei 30 mm dicken Blechen die Lagenzahl von zwölf (UP) auf drei (eine mit NVEBW und zwei mit UP) reduziert werden.
Aktualisiert: 2019-11-07
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Die Wirtschaftlichkeit kontinuirlicher, automatisierter Schweißprozesse wird wesentlich durch die Prozessgeschwindigkeit bestimmt. Diese kann durch den Einsatz von Hochleistungs-Faserlasern deutlich gesteigert werden. Eine weitere Steigerung der Schweißgeschwindiglkeit scheitert in der Praxis an einer Prozessgrenze, die als Humping bezeichnet wird. Ziel dieser Arbeit war daher eine Analayse der Ursache für das Einsetzen periodischer Instabilitäten entlang stark verlängerter Schmelzbereiche sowie die Entwicklung einer neuen Methode zur Vermeidung des Humping-Phänomens. Die Untersuchungen ergaben, dass das Humping durch die Überschreitung eines kritischen Benetzungswinkels zwischen überfließender Schmelze und dem angrenzendem Grundwerkstoff ausgelöst wird. Das Verhalten des Humpings weist eine deutliche Analogie zu dem Benetzungsphänomen bei strukturierten Oberflächen auf. Überkritische Benetzungswinkel ergeben sich, sobald sich die Oberfläche des angrenzenden Grundwerkstoffs auf eine charakteristische Temperatur abgekühlt hat. Mit einer neuen, praxisrelevanten Methode wurden die neuen Erkenntnisse erfolgreich umgesetzt, so dass nunmehr mit 100% höheren Geschwindigkeiten ohne Humping geschweißt werden kann.
Aktualisiert: 2020-02-17
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