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Webadresse: http://www.salzgitter-mannesmann-forschung.de/463
Druckdatum: 24.11.2017

04.08.14 | Artikel der Salzgitter Mannesmann Forschung

Neue YAG-Laser-Versuchsanlage setzt bei SZMF-Fügetechnik Maßstäbe

Mit der neuen YAG-Laser-Versuchsanlage setzt die SZMF-Fügetechnik Maßstäbe. Die zentrale Versuchseinrichtung trägt einen Mädchennamen wie andere neue Großanlagen der Salzgitter Mannesmann Forschung: „YLVA“ – für YAG-Laser-Versuchsanlage.

Mit der neuen Anlage ist die Fügetechnik den Laserschweißgeräten des Salzgitter Konzerns wieder technologisch überlegen. Und das ist wichtig: Die Forschung muss immer mindestens einen Schritt voraus sein.

Die neue Versuchsanlage nutzt einen Scheibenlaser mit 16 kW Laserleistung. Sie ist eine der wenigen Anlagen dieser Leistungsklasse, die ausschließlich zu Forschungszwecken in Industrieunternehmen eingesetzt werden. Mit ihr können Blech und Rohrwerkstoffe bis zu einer Dicke von 16 mm in einer Lage sicher verschweißt werden. Die Vorteile beim Schweißen mit Laserstrahlung liegen dabei aufgrund der konzentrierten Energieeinbringung in der vergleichsweise geringen Wärmeeinbringung in Verbindung mit hohen Prozessgeschwindigkeiten. Hierdurch werden gegenüber den konventionellen Lichtbogenprozessen die Produktivität und je nach Anwendungsfall auch die Nahtqualitäten verbessert.

Um die Spaltüberbrückbarkeit des Laserprozesses zu verbessern, ist zusätzlich eine Kombination mit der Lichtbogentechnik und ein Pendeln des Laserstrahles quer zur Schweißnaht installiert. Zur gezielten Beeinflussung des Schweißgefüges kann ergänzend eine prozessintegrierte, induktive Wärmebehandlung durchgeführt werden.

Bild 1: Team "YLVA": (v.l.) Dietmar Lotz, Dr. Matthias Höfemann und Prof. Willko Flügge (SZMF, Salzgitter), 2.v.r., Dr. Wolfgang Scheller (SZMF, Duisburg)

Als Handhabungstechnik steht eine 3Dlinear-Führungsmaschine zur Verfügung, die neben linearen Verbindungen auch Applikationen in Form von Konturbahnen ermöglicht. Die Realisierung der Bewegung in x-Richtung ist dabei als Tischverfahreinheit ausgeführt, die in der Lage ist, auch Rohrsegmente bis 500 kg zu bewegen. Durch die Ausführung weiterer Bewegungen in y- und z-Richtung, in Verbindung mit dem Maschinenrahmen als Portallösung, können zum einen komplexe Bauteile wie Automobilkomponenten beprobt und zum anderen aufwendige Spanntechniken wie z. B. die moderne Rohrspanntechnik für dünnwandige Musterrohre eingesetzt werden.

Bild 2: Prozessaufbau "YLVA"

Generell ist die Führungsmaschine für die hohen Anforderungen an die Positionier- und Wiederholgenauigkeiten sowie Beschleunigungen eines Laserbearbeitungsprozesses ausgelegt. Zur Ansteuerung der Schweißmaschinen sowie zur Bahn- und Positioniersteuerung dient eine flexible, speicherprogrammierbare LabVIEW-Steuerung. Sie dient darüber hinaus der Sicherheitstechnik und weiterer Peripherie. Hier ist es gelungen, eine softwarebasierte, offene Steuerung zu implementieren, die es erlaubt, auch weitere Schweißtechnologien oder Handhabungs- oder Monitoringsysteme in die Versuchstechnik zu integrieren.

Bild 3: Monitoring und Querschliff einer Einlagenschweißung; Blechdicke 12 mm

Insbesondere – aber nicht nur – für die Produktionsprozesse bei der Herstellung und Weiterverarbeitung von Rohren verschiedenster Abmessungen ergeben sich dadurch neue, interessante Möglichkeiten. Dies gilt für geschweißte Groß- und Mittelformatrohre, aber auch für Präzisrohre. Beim Bau von sogenannten Jacketstrukturen für Windenergieanlagen beispielsweise wird das Laserschweißen in Kombination mit dem Lichtbogen aktuell für das Fügen von Rohrstößen diskutiert. Hier generieren die fügetechnischen Abteilungen in Salzgitter und Duisburg gemeinsam aus Laser-Know-how sowie Rohr-Expertise und Anwendungswissen weiteren Kundennutzen. Für die Salzgitter Flachstahl können nun noch besser laufende und zukünftige Güten- und Oberflächenentwicklungen, wie z. B. dünne Automobil-, aber auch dickere Warmbandgüten für die Bereiche Energie und Transportation, hinsichtlich dieser modernen Fügetechnik begleitet werden.

„YLVA“ ist außerdem in zwei weiteren Bereichen wichtig. Zum einen spielt die Anlage im Werkstoff-Freigabeprozess für die Automobilindustrie eine wichtige Rolle. Es wird z. B. geprüft, wie belastbar lasergeschweißte Verbindungen neuer Stahlsorten sind. Zum anderen wird den Konzernkunden die Möglichkeit geboten, wichtige Eckdaten für ihre Laserprozesse zu gewinnen, aber auch Mitarbeiterschulungen bei SZMF durchführen zu lassen.