Ziel der Entwicklung
Für das Plattieren und das Schweißen an plattierten Werkstoffen sind Technologien notwendig, die modernen und effizienten Prozessen gerecht werden. Dazu müssen Optimierungen der Nahtfugengeometrien zur wirtschaftlichen Fertigung erarbeitet werden. Neben der Fugengeometrie muss auch der Einfluss, der durch eine thermische Nahtvorbereitung auf Plattierungen entsteht, untersucht werden. Da das Schweißen einiger Trägerwerkstoffe mit einer Vorwärmung verbunden ist, sollten die Möglichkeiten einer partiellen, induktiven Vorwärmung bewertet werden, die unmittelbar vor dem Schweißprozess erfolgt. Die aus den Schweißversuchen resultierenden Ergebnisse und Richttechnologien sollten den Anwendern von plattierten Werkstoffen für das Verbindungs- und das Auftragsschweißen einschließlich der Methodik zur zerstörungsfreien Prüfung zur Verfügung gestellt werden.
Vorteile und Lösungen
Leistungsfähige Schweißprozesse sind für das Verbindungsschweißen ebenso wie für das Auftragschweißen in Verbindung mit geringen Aufmischungsgraden von großer Wichtigkeit. Erste Versuche zum Schweißen der Trägerwerkstoffe mit dem Laserstrahl-Lichtbogen-Hybridschweißen und dem D-Arc-Prozess wurden bereits durchgeführt, sind aber durch Parameterstudien und zerstörende Prüfungen weiterzuentwickeln bzw. zu qualifizieren.
Neben den bisher dargestellten Projektergebnissen wurden auch weitere Anwendungsfelder für den Einsatz der zerstörungsfreien Prüfverfahren einschließlich der Thermografie für das Schweißen von plattierten Werkstoffen und an Plattierungen eröffnet. Aus den gewonnenen Ergebnissen, den aufgezeigten Randbedingungen für Konstruktionen aus plattierten Werkstoffen sind mögliche Lösungsansätze für die offenen Punkte formuliert. Diese stellen die Grundlage für geplante Folgeprojekte dar, da man auch die Prozesskombinationen bei fertigungstypisch variierenden Spalt- und Stegmaßen vollmechanisiert ausführen möchte. Weiterhin könnte die additive Fertigung zur schweißtechnischen Generierung von Strukturen, gezielt in Verbindung mit Plattierungen und plattierten Werkstoffen, einem Folgeprojekt zugeordnet werden.
Zielgruppe und Zielmarkt
Der Kostendruck zwingt nicht nur die KMU, sondern allgemein die metallverarbeitende Industrie dazu, während der Planung, der Konstruktion und der Fertigung wirtschaftliche Aspekte stärker zu berücksichtigen. Somit sind Maßnahmen zu ergreifen, um zu überprüfen, ob und wie neue oder modifizierte Prozesse verstärkt in den Fertigungsprozess eingebunden werden können. Deshalb waren die Rahmen- und die Randbedingungen für die teil- und vollmechanischen Einzelprozesse zu ermitteln und zu bewerten. Das betrifft die komplexe Bewertung und Darstellung der Schweißnahtvorbereitung, der Herstellung von Plattierungen und von der Verbindungsschweißung an Plattierungen bis hin zur Prüfung von derartig hergestellten Baugruppen.
Zu den Zielgruppen für die wirtschaftliche Verwertung zählt nicht nur der Kreis der Verarbeiter von plattierten Werkstoffen; auch die Hersteller der Schweißzusatzwerkstoffe zeigten bereits großes Interesse. In Verbindung mit den Plattierungsprozessen haben auch die Hersteller von Walz- und Sprengplattierungen die Untersuchungen mit angeregt und das Projekt mit der entsprechenden Materialbereitstellung unterstützt.
Während in den geplanten Arbeitspaketen hauptsächlich das Schweißen an ebenen Blechen erfolgte, wurde weiterführend eine Übertragbarkeit der Nahtvorbereitungen und der Prozessparameter auf Rohre überprüft. Dabei wurde davon ausgegangen, dass auch bei diesen Verbindungen (Rohr-Flanschverbindungen) eine beidseitige Schweißung (von außen und im Rohr) möglich ist. Für die Untersuchungen wurden von einem Projektpartner vier Flaschen WN16´´-Class150 zur Verfügung gestellt, die mit dem Schweißzusatz UTP A 6222Mo (2.4831) plattiert wurden. Nach der anschließenden mechanischen Bearbeitung der Plattierung erfolgte mit den ermittelten Prozessparametern die Verbindungsschweißung an diesen plattierten Rohr-Flanschenverbindungen.