Neue Fügetechniken mit höherer Prozesssicherheit

Summary

In joining technology new welding techniques were established in the last years, aiming at automation, higher process stability and higher economic efficiency. For arc welding processes, new technologies were developed to reduce and to focus heat input (e. g. Cold Metal Transfer and laserhybrid welding). Another advantage is the high welding velocity. For the conventional welding techniques the electrode welding is replaced by metal active gas welding in modern industrialized countries. Thereby flux cored wire electrodes are often applied. The weld pool is, analogous to electrode welding, protected against the atmosphere by a welding slag. By applying this technique, it can be welded in overhead positions and with a more stable arc. Moreover, the welding parameter window is wider and the welding error-rate is reduced. In the area of friction welding processes, the friction stir welding technique is gaining relevance. The work pieces are simply stirred with each other. The required heat generation and the stirring action are carried out by a rotating special shaped tool, resulting in a weld seam, which is produced without melting of the work piece (solid state welding). Materials and material combinations are joinable, which are known as severely or nonweldable when using conventional welding techniques. Successful welds were accomplished for high strength aluminum alloys, cast aluminum, magnesium, copper, titan, steel, steel-aluminum and polymers.

Zusammenfassung

In der Fügetechnik haben sich neue Verfahren mit dem Ziel etabliert, den Fügeprozess automatisiert, mit höherer Prozesssicherheit und höherer Wirtschaftlichkeit durchzuführen. Bei den Schmelzschweißverfahren wurden neue Prozesse entwickelt, die auf der einen Seite die in eine Naht eingebrachte Wärmeenergie reduzieren und auf der anderen Seite die Wärme viel genauer abgeben (z. B. Cold Metal Transfer und Laserhybridschweißen). Ein weiterer Vorteil sind die hohen Schweißgeschwindigkeiten. Bei den herkömmlichen Schmelzschweißverfahren löst das MIG/MAG-Verfahren, vor allem in den Industriestaaten, das Elektrodenschweißen ab, wobei immer öfter Fülldrahtelektroden zum Einsatz kommen. Dabei schützt, ähnlich dem Stabelektrodenschweißen, ein Schlackensystem die gerade erstarrte Schweißnahtoberfläche vor direktem Kontakt mit der Umgebung. Weiters kann leichter in Zwangslagen und mit einem stabileren Lichtbogen geschweißt werden. Dadurch kann das Schweißparameterfenster erweitert und die Schweißfehleranfälligkeit verringert werden. Im Bereich der Reibschweißprozesse erlangt das Rührreibschweißen (Friction Stir Welding – FSW) eine zunehmende Bedeutung. Bei diesem relativ neuen Verfahren werden die zu verschweißenden Werkstoffe miteinander verrührt. Die erforderliche Wärmeerzeugung und das Rühren erfolgen mit Hilfe eines rotierenden, speziell geformten Werkzeugs. Das Resultat ist eine Schweißnaht, die ohne Aufschmelzen des Materials erreicht wird (Fügen in fester Phase). Durch den geringen Wärmeeintrag und die geringen Prozesstemperaturen können sogar Werkstoffe verbunden werden, die mit herkömmlichen Verfahren schwer oder nicht verschweißbar sind. Erfolgreiche Verbindungen wurden für hochfeste Aluminiumlegierungen, Aluminiumgusswerkstoffe, aber auch Magnesium, Kupfer, Titan, Stahl, Stahl-Aluminium oder Kunststoffe realisiert.