Schweißmetallurgische Untersuchungen zum wärmereduzierten MAG-Verbindungsschweißen heißrissempfindlicher Ni-Basislegierungen : Schlussbericht der Forschungsstelle(n) Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Institut für Werkstoff- und Fügetechnik (IWF) zu dem über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) ... geförderten Vorhaben ... ; DVS-Nr. 01.069 ; Bewilligungszeitraum: 01.03.2010 - 29.02.2012

Abstract

Das Ziel des Forschungsvorhabens bestand primär in der Erhöhung der Qualität von MSG-Verbindungsschweißungen an heißrissempfindlichen Ni-Basiswerkstoffen durch die Nutzung energiereduzierter MSG-Schweißprozesse auf Basis der modifizierten Kurzlicht-bogentechnik. Als Versuchswerkstoffe wurden die vollaustenitischen Ni-Basislegierungen alloy 600H (2.4816), alloy 625 (2.4856), alloy 59 (2.4605) und alloy 617 (2.4663) sowie die Fe-Basislegierung alloy 800H (1.4958) im Blechdickenbereich von 5 bis 16 mm herange-zogen. Als Vertreter des modifizierten KLB-Schweißens wurden der CMT-, der Puls-Mix- sowie stichprobenartig der coldArc-Prozess untersucht und dem konventionellen MSG-ILB-Schweißen gegenübergestellt. Im Ergebnis des Forschungsvorhabens konnten unter Anwendung der modifizierten KLB-Prozesse MSG-Schweißnähte qualitätsgerecht bei verringerten Streckenenergien erzeugt werden. Die modifizierte Kurzlichtbogentechnik zeichnet sich dabei durch eine hohe Pro-zessstabilität in Form einer geringen Spritzerneigung und einer guten Tropfenablösung aus, wodurch die erzeugten Nahtoberflächen eine hohe Güte aufweisen und sich der Nacharbeitsaufwand verringert. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass sich der ge-ringere Wärmeeintrag bei Einsatz der modifizierten KLB-Prozesse auf die Produktivität beim MSG-Verbindungsschweißen vorteilhaft auswirkt. Durch niedrigere erzielte Spitzen-temperaturen und eine signifikant schnellere Abkühlung der Einzelraupen auf Zwischenla-gentemperatur konnte die Fertigungszeit für eine Schweißnaht um bis zu 50 % gegenüber dem konventionellen MSG-ILB-Schweißen reduziert werden. Bezüglich der Auswirkungen der verringerten Streckenenergien auf die Heißrissneigung sowie die Ausbildung weiterer innerer und äußerer Nahtunregelmäßigkeiten beim Schwei-ßen der vollaustenitischen Ni- und Fe-Basiswerkstoffe stellte sich heraus, dass Heißrisse in Form von Mikroheißrissen in den Schweißnähten insbesondere der Ni-Basislegierungen alloy 625 (2.4856) und alloy 617 (2.4663) auch bei Anwendung der modifizierten KLB-Prozesse nicht sicher vermieden werden können. Umfangreiche Untersuchungen zum Heißrissverhalten und den schweißmetallurgischen Vorgängen in WEZ und Schweißgut haben zu weiteren Erkenntnissen zur Heißrissneigung und den Heißrissursachen der ver-schiedenen Versuchswerkstoffe geführt. Im Hinblick auf die Lagenüberschweißbarkeit wurde deutlich, dass eine Vermeidung von Bindefehlern in den MSG-Schweißnähten durch einen optimierten Lagenaufbau und eine genaue Brennerpositionierung erreicht werden kann. Die mit der modifizierten Kurzlichtbogentechnik gefertigten MSG-Schweißnähte erreichen hohe mechanisch-technologische Gütewerte. Ebenso bleibt die arttypische Beständigkeit der hochlegierten Versuchswerkstoffe gegenüber interkristalliner Korrosion erhalten. Vor-teile konnten im Rahmen eines Stichversuches auch bei der schweißtechnischen Verar-beitung plattierter Bleche nachgewiesen werden. Bei Anwendung der modifizierten KLB-Prozesse kann die Aufmischung aus dem Trägerwerkstoff gegenüber der konventionellen Impulslichtbogentechnologie verringert werden. Die dargestellten Forschungsergebnisse stellen einen wichtigen Beitrag dar, das Anwen-dungsfeld der modifizierten Kurzlichtbogenprozesse auf das Verbindungsschweißen dick-wandiger Bauteile aus vollaustenitischen Ni- und Fe-Basiswerkstoffen zu erweitern sowie weitere Fertigungsaufgaben klein- und mittelständischer Unternehmen in der geforderten Qualität und mit hoher Produktivität und Fertigungssicherheit abzuwickeln. Die Ziele des Vorhabens wurden erreicht.