Geschäftsbericht 2012 - DVS

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Forschungsbilanz Beispiel 2 – Ergebnistransfer und Umsetzung im Vorhaben:
Metallkundlich-technologische Untersuchungen zum Elektronenstrahlschweißen mit kombinierter
Mehrprozesstechnik von austenitisch-ferritischen Stählen ohne Schweißzusatz
IGF-Nr. 16.277 B / DVS-Nr. 01.066
Laufzeit: 1. Dezember 2009 – 31. Mai 2012
Prof. Dr. Ing. K. Dilger, Institut für Füge- und Schweißtechnik, TU Braunschweig
Prof. Dr.-Ing S. Jüttner, Institut für Werkstoff- und Fügetechnik, Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg
Das Elektonenstrahl-Schweißen von Duplex-Stählen wird in der
Fertigung nur in Verbindung mit zusätzlichen technologischen
Maßnahmen, wie die Verwendung eines überlegierten Zusatzwerkstoffs
und/oder nachfolgendes Lösungsglühen, eingesetzt.
Grund dafür ist die typische Ausbildung eines Schweißgutgefüges
mit hohem Ferrit-Gehalt (≥ 70 % FE) infolge der
kurzen Abkühlzeit und daraus den resultierenden ungenügenden
Zähigkeitseigenschaften sowie hohen Korrosionsanforderungen.
Ein Verzicht auf teuren Zusatzwerkstoff und eine Wärmenachbehandlung
kann durch die Entwicklung einer an die
metallurgischen Besonderheiten dieser Werkstoffgruppe angepassten
inno vativen EB-Mehrstrahltechnologie ermöglicht werden
für die schweißtechnische Fertigung dickwandiger Duplex-Bauteile.
Die im Rahmen dieses Forschungsprojektes entwickelte
EB-Mehrstrahltechnik ist durch mehrere hintereinander laufende
Schmelzbäder gekennzeichnet und führt infolge des erhöhten
Wärmeeintrags im Vergleich zum konventionellen
EB-Schweißen zu längeren Abkühlzeiten. Welche Anzahl und
Größe jedes einzelnen Schmelzbades ein Optimum darstellt,
wurde durch umfangreiche metallkundlich-technologische Untersuchungen
experimentell ermittelt. Eine Validierung/Überprüfung
der entwickelten EB-Mehrstrahltechnik erfolgte anschließend
durch Schweißen von I-Nähten an verschiedenen
industrierelevanten Duplex-Legierungen. Alle Schweißverbindungen
verfügen trotz erhöhter Ferrit-Gehalte über sehr gute
mechanisch-technologische Gütewerte im Kerbschlagbiegeversuch
nach Charpy VWT bei -40 °C und im statischen Zugversuch.
Außerdem lag eine sehr hohe Lochkorrosionsbeständigkeit
vor (Bild 31).
Tabelle
Werkstoff 1.4462 1.4362 G1.4470
GW SG GW SG GW SG
KV [J] 205 223 250 126 155 123
Rm [MPa] 749 731 687 673 709 688
Rp0,2 [MPa] 574 506 480 407 450 458
A50 [%] 41 33 43 36 35 26
CPT [°C] 48 45 22 17 46 44
Bild 31: Eigenschaften der Schweißverbindungen aus dickwandigen Duplexwerkstoffen
Stimmen aus der Anwendung
Dipl.-Ing. Volker Adam, pro-beam AG & Co. KGaA:
„Ein Verlust der Kerbschlagarbeit stellte in der Vergangenheit
häufi g das entscheidende Hindernis für den Einsatz der sonst
für diesen Aufgabenstellung hervorragend geeigneten Elektronenstrahltechnologie
dar. Mit den Erkenntnissen aus diesem
Forschungsvorhaben kann nun auch der Zähigkeitsverlust
beim EB-Schweißen von Duplexstählen ohne weitere Prozessschritte
in den zulässigen Grenzen gehalten werden. Somit ist
der Weg in weitere Anwendungsfelder geöffnet.“
Geschäftsbericht 2012 | 27