SCHWEISSEN

Beim Laserstrahlschweißen wird ein Laserstrahl zum Aufschmelzen des Werkstoffes genutzt, um zwei Werkstücke stoffschlüssig miteinander zu verbinden. Durch den konzentrierten Energieeintrag in das Werkstück bei minimaler Wärmeeinbringung resultiert eine Schweißnaht mit großem Aspektverhältnis (Schweißnahttiefe zu Schweißnahtbreite). Durch den räumlich stark begrenzen Energieeintrag weist die Schweißnaht eine sehr kleine Wärmeeinflusszone auf, der auftretende Verzug am Bauteil ist gegenüber konventionellen Schweißverfahren geringer.

Unser Forschungsschwerpunkt ist das Schweißen dünnwandiger Strukturen aus Mehrphasenstählen und Mischverbindungen artunterschiedlicher Metalle.

Beim Lichtbogenschweißen brennt ein elektrischer Lichtbogen zwischen Werkstück und einer Elektrode. Dadurch werden die Werkstücke derart vereinigt, dass sich ein kontinuierlicher innerer Aufbau ergibt. Ein Schweißzusatz, dessen Schmelztemperatur von gleicher Größenordnung ist wie die des Grundwerkstoffs, kann zugeführt werden. Das Ergebnis des Schweißens ist die Schweißnaht. Am ifw Jena untersuchen wir primär die MSG- und WSG-Prozesse.

Beim Metall-Schutzgasschweißen (MSG) wird zwischen dem Metall-Aktivgasschweißen (MAG) und dem Metall-Inertgasschweißen (MIG) unterschieden. Die Wärmequelle zum Schweißen ist ein Lichtbogen, der zwischen dem kontinuierlich zugeführten Zusatzwerkstoff und dem Grundwerkstoff brennt. Um das Schmelzbad vor den schädigenden Einflüssen der Umgebungsluft zu schützen, wird ein Schutzgas benötigt.

Die Wärmequelle beim Wolfram-Schutzgasschweißen (WSG) ist ein Lichtbogen, der zwischen einer nicht abschmelzenden Wolframelektrode und dem Werkstück brennt. Der Zusatzwerkstoff wird beim manuellen Schweißen von Hand in den Lichtbogen geführt und dort abgeschmolzen. Die glühende Wolframelektrode, das Schmelzbad und die angrenzenden Werkstoffbereiche werden durch inertes Schutzgas vor Lufteinwirkung geschützt.

Die thermische Belastbarkeit der Wolframelektrode ist begrenzt. Das beschränkt einerseits die Abschmelzleistung und die Schweißgeschwindigkeit, lässt andererseits aber auch bei ungenauer Nahtvorbereitung ein präzises Modellieren der Schweißnaht zu.

In den Forschungsprojekten untersuchen wir neue Verfahren wie WIG-Stichlochschweißen, modifizierte Lichtbögen, neue Materialien, alternative Schutz-/Formier-Gasgemische und spezifische Schweißnaht-Geometrien hinsichtlich ihrer Einsetzbarkeit und Auswirkung auf die Qualität der Schweißnaht.

Kompetenzzentrum "handgeführtes Laserschweißen"

Das Investitionsvorhaben adressierte den Aufbau eines Schweißlabors und legte den Grundstein für das Kompetenzzentrum "handgeführtes Laserschweißen". Die Investition beinhaltette Schweißtexperimentierplätze sowie Plätze für die Probenvorbereitung, sowohl für das Laser- als auch Lichtbogenschweißen unter Berücksichtigung der aktuellen Arbeitsplatzanforderungen (wie Schweißrauchemissionen und dafür erforderliche Absaugungen).

Adressiert wurden bei er Ausstattung vor allem nachhaltige Systeme, die energie- und ressourceneffizient ausgelegt sind (beispielsweise Absaugfiltersystem im Umluftbetrieb.

Das vom Freistaat Thüringen geförderte Vorhaben wurde durch Mittel der Europäischen Union im Rahmen des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) und von REACT-EU kofinanziert.

Förderkennzeichen: WBW220088

Mit dem Umzug des ifw Jena ergab sich die Möglichkeit, alle Forschungsbereiche in einem Gebäude zusammenzuführen. Dies ist vorteilhaft, weil in den letzten Jahren der scheißtechnische Bereich überproportional gewachsen ist und auch neue Anlagentechnik, unter anderem zum automatisierten Schweißen mittels Roboterzelle oder handgeführtes Laserschweißen in Betrieb genommen wurde.

Wird diese Technik gemeinsam mit der bereits vorhandenen am neuen Standort im Ernst-Ruska-Ring angesidelt, können interne Prozsse wesentlich intensiver und effektiver ablaufen, beispielsweise die zerstörungsfreie Prüfung von Schweißnähten mittels digitaler Radiographie. Weiterhin fördert das Zusammenziehen auch den Transfer von Forschungsergebnissen, da nun auch bei Seminaren und Schulungen im Institut der Bereich Schweißtechnik vor Ort präsentiert werden kann.

Das Vorhaben beinhaltete die Herrichtung einer Fläche für die Nutzung als Schweißtechnisches Labor durch entsprechende einbauten. Dazu wurden insbesondere die notwendigen lufttechnischen (Absaugung, Lüftung), elektrotechnischen und gastechnischen (Schutzgase, Druckluft) Systeme und Anlagen angeschafft, installiert und in Betrieb genommen werden.