Schmelzbadinstabilitäten beim Schnellschweißen

Projektstatus: abgeschlossen.

Projektbeschreibung
Einfluss von Eisenbegleitelementen auf die Schmelzbadinstabilitäten beim Schweißen mit hochenergetischen Strahlen und hohen Vorschüben (kurz: Instabilitäten beim Schnellschweißen) gefördert durch das Ministeriums für Schule, Wissenschaft und Forschung (MSWF) des Landes NRW im Rahmen des Programms "Förderung Transferorientierter Forschung An Fachhochschulen" (TRAFO).

Die Projektpartner
Prof. Dr.-Ing. Ernst-Rainer Sievers, Lehrgebiet "Werkstofftechnik und Fügetechnik" FH- Gelsenkirchen; Thyssen Krupp Stahl AG, Duisburg; Hugo Miebach GmbH, Dortmund.

Das Problem
Instabilitäten führen beim Laser- und Elektronenstrahlschweißen bei hohen Vorschüben zu rhythmischen Kontraktionen der Schmelze. Statt einer gleichmäßig geschuppten Naht besteht diese aus aneinander gereihten Schmelzperlen. Dieses Phänomen wird wegen seiner Form auch als "Bead-Humping" bezeichnet.

Die (eigene) Theorie
Wie die Schallwellen vor dem Bug eines Flugzeuges sich verdichten, so wird auch der Schmelzmantel um den Dampfkanal gestaucht (vgl. rechtes Bild). Die Schmelze wird überhitzt, deren Oberflächenspannung herabgesetzt. Unter dem Einfluss der Oberflächenspannung nimmt jeder Körper seine kleinste Gestalt - die einer Kugel - an; so auch die Schmelze.

Die Forschungsziele
Laut der Theorie könnten die Probleme als gelöst angesehen werden, nur es fehlt der praktische Beweis! Um die Ursachen zu ergründen, werden deren relevante Parameter eingehend untersucht: die Temperatur, bei der der Wechsel von brauchbarer zu unbrauchbarer Schweißnaht einsetzt, die Oberflächenspannung der Schmelze, die sowohl von der Temperatur wie auch von Eisenbegleitelementen im Werkstoff bereits in geringsten Gehalten sehr stark verändert wird.