Zur Übersicht

Vortrag (20 Min., 5 Min. Diskussion, 5 Min. Raumwechsel)

Schweißtechnische Verarbeitung von Werkstoffen der Energietechnik – Laser-Mehrlagen-Engstspalt-Schweißen

Donnerstag (19.09.2019)
11:30 - 12:00 Uhr Eselstall

Werkstoffe wie warmfeste Stähl und Nickelsuperlegierungen, die in energieerzeugenden Maschinen bzw. Hochtemperaturanwendungen zum Einsatz kommen unterliegen thermischen, mechanischen und korrosiven Beanspruchungen die verschiedenste Auswirkungen auf das Werkstoffgefüge bzw. Bauteilgestalt besitzen.

Einer der wichtigsten qualitätsbestimmenden Schritte in der Fertigung dieser dickwandigen Bauteile ist der Schweißprozess. Konventionelle Schweißverfahren stoßen für die oben genannten Legierungen in Bezug auf die eingebrachte Streckenenergie, dem resultierenden Verzug und der Skalierbarkeit auf Wandstärken > 50 mm an ihre Grenzen. Schweißnahtunregelmäßigkeiten in Form von Heißrissen und Bindefehlern können die Folge sein. Zudem kann zum Teil eine nachhaltige Schädigung der Hochtemperatureigenschaften resultieren.

Das im Fraunhofer IWS Dresden entwickelte Prinzip des Laser-Mehrlagen-Engst-spaltschweißens (Laser-MES) stellt eine alternative Fügemethode mit einer breiten An-wendungsperspektive dar und kann die komplexen system-, verfahrens- und werkstofftech-nischen Anforderungen lösen. Es ermöglicht erstmalig die Vorteile des Laserstrahlschweißens (extrem konzentrierter lokaler Energieeintrag und reduzierte Streckenenergien) auf dickwandige Bauteile (bis 140 mm nachgewiesen) unter Atmosphärendruck anzuwenden. Eine konstante Aufmischung mit Schweißzusatzwerkstoff bis in die Nahwurzel wird durch die Verwendung von Schweißzusatzwerkstoffen gewährleistet, sodass Heißriss- und segrationsanfällige Legierungen mit gleichen Schweißnahteigenschaften über die gesamte Tiefe gefügt werden können.

Darüber hinaus soll im Vortrag das Laser-MES an ausgewählten Werkstofflegierungen der Energietechnik u.a. der Nickelsuperlegierung Alloy 617 occ und der warm-festen Stahlgusslegierung G17CrMoV5-10 in Bezug auf die Werkstoffeigenschaften vorge-stellt werden. Es wird gezeigt, welche vielversprechenden mechanischen Eigenschaften (Zug-, Ermüdungs- und Kriechfestigkeit) erzeugte Schweißnähte bei Raum- und Einsatztemperatur bei 700°C (Alloy 617 occ) im Vergleich zum Grundwerkstoff besitzen und welche minimalen mikrostrukturellen Beeinflussungen das Schweißverfahren auf das Grundwerkstoffgefüge in der WEZ hervorruft.

 

Sprecher/Referent:
Benjamin Keßler
Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS
Weitere Autoren/Referenten:
  • Dr. Dirk Dittrich
    Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS
  • Prof. Dr. Berndt Brenner
    Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS
  • Dr. Jens Standfuß
    Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS
  • Prof. Dr. Christoph Leyens
    Technische Universität Dresden
  • Dr. Gerhard Maier
    Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM
  • Igor Varfolomeev
    Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM