Metallschutzgasschweißen von pressgehärteten höchstfesten Stählen mit unterschiedlichen Beschichtungskonzepten : Schlussbericht zu dem IGF-Vorhaben der Forschungsstelle(n) Otto-von-Guericke Universität Magdeburg/Institut für Werkstoff- und Fügetechnik (IWF)

Abstract

Im Rahmen des Forschungsvorhabens wurden prozesstechnische Randbedingungen un-tersucht, die zum MSG-Schweißen formgehärteter Vergütungsstähle geeignet sind. So wurden insbesondere die durch moderne Stromquellen verfügbaren Prozessvarianten in ih-rer Prozessstabilität und Eignung für das Schweißen formgehärteter Bauteile unter Berücksichtigung des Beschichtungseinflusses analysiert. Für die Herstellung pressgehärteter Platinen wurde die an der Forschungsstelle befindliche Laborpresshärtanlage verwendet, mit der der direkte Presshärtprozess nachgebildet und Platinen entsprechend den mechanisch-technologischen Eigenschaften der Bauteile des Serienprozesses hergestellt werden können. Vor den eigentlichen Schweißversuchen erfolgte eine Charakterisierung der verwendeten innovativen MSG-Schweißprozesse (CMT, CMT-A, ColdWeld, ColdArc) hinsichtlich ihrer prozesstypischen Besonderheiten. Anhand von Strom-Spannungs-Verläufen und von Para-metervariationen wurde die Schweißmöglichkeit der beschichteten 22MnB5-Feinbleche überprüft. Für qualitätsgerechte Schweißungen wurde der Einfluss der Brennerpositionen auf die Schweißnahtqualität von 22MnB5 untersucht. Unter Einsatz einer statistischen Versuchs-planung wurden Schweißungen mit unterschiedlichen Brennereinstellungen (Anstellwinkel, Neigung) an Überlappstößen von unbeschichteten pressgehärteten 22MnB5 durchgeführt. Als Verfahren wurde der konventionelle Kurzlichtbogenprozess (KLB) verwendet. Der Ein-fluss der Brennerstellung auf die Schweißnahtqualität wurde durch die Auswertung von Querschliffen überprüft. Neben der Brennerstellung ist ein weiterer Inhalt des Forschungsprojektes die Überprüfung des Einflusses der Schnittkantenqualität der Feinbleche (natur, lasergeschnitten, mecha-nisch bearbeitet) auf das Schweißergebnis. Darüber hinaus wurden in dem Forschungsvorhaben die verschiedenen MSG-Schweißprozesse mit unterschiedlichen Schutzgasen (M21, C1) auf ihre Robustheit gegen-über äußeren Störeinflüssen beim Schweißen des Werkstoffs 22MnB5+AS150 und 22MnB5+Z140 untersucht. Dazu wurden in einer eigens dafür konstruierten Vorrichtung ge-zielte Prozessabweichungen in Form von Brennerversatz und Spalt zwischen den Blechen herbeigeführt. Die Quantifizierung der Prozessabweichungen erfolgte nach dem Prinzip des geometrischen Prozessfensters (GPF). Die Charakterisierung der Nahtqualität erfolgte auf Grundlage des SEP 1220-5 bzw. der DIN EN ISO 5817. Als Prüfmethode für die im Überlappstoß geschweißten Feinbleche wurde der Scherzug-versuch verwendet. Dabei wurde die Abhängigkeit der Scherzugkraft von Blechspalt und Brennerversatz im Mittelpunkt. Ebenso wurde der Einfluss des Überzugkonzeptes (+AS150, +Z140), das verwendetet Schutzgas (M21, C1) und der empfohlene Schweißzusatzwerk-stoff (G3Si1, G4Si1) auf die Scherzugkraft untersucht. Abschließend stand die Wirtschaftlichkeitssteigerung durch die Erhöhung der Schweißge-schwindigkeiten beim Fügen des 22MnB5+AS150 im Mittelpunkt. Die Ziele des Vorhabens wurden erreicht.