21. FEBRUAR 2018

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Strukturierte Bleche mit Rollennahtelektroden schweißen


Science

Um Konstruktionen im Fahrzeugbau leichter zu gestalten, werden teilweise dünne Bleche mit sechseckiger, bienenwabenähnlicher Grundfläche eingesetzt. Wirtschaftlich verarbeiten lassen sich diese Bleche unter anderem per Rollennahtschweißen. Das Time und die BTU Cottbus haben hierfür Elektroden entwickelt und zur Serienreife gebracht.

Das Technologie-Institut für Metall & Engineering (Time) hat in einem Forschungsprojekt gemeinsam mit der Brandenburgischen Technischen Universität (BTU) Cottbus zwei Prototypen von Rollennahtelektroden für das Schweißen. Für die Versuche stellte die BTU Bleche zur Verfügung, die am Time geschweißt wurden. Schnell war klar: Die neuen Elektroden müssen die Topologie der Bleche berücksichtigen, um das Einebnen der Waben zu vermeiden. Die Partner hatten die Idee, Elektroden mit veränderten Geometrien an der Kontaktzone zu entwickeln.

So hat eine Elektrode eine periodisch unterbrochene Profilierung: Um unterbrochene Schweißnahtlinien zu erreichen, wurden in die zylindrische Kontaktfläche Unterbrechungen eingefügt, sodass diese beim Abfahren der Struktur die Versteifungselemente verformungsfrei überspringen. Die Versteifungselemente werden vertikal übersprungen. Die zweite Elektrode mit nichtlinearer Form hat einen zickzack-artigen Verlauf; sie eignet sich für das konturerhaltende Dichtnahtschweißen. Beide Elektroden werden bei verschiedenen Paarungen und teils auch in Kombination mit konventionellen Rollengeometrien verwendet.

Bei der Steppnaht-Elektrode wurden in die beiden Halbschalen Taschen eingefräst und Kontaktstücke eingesetzt. Durch einen Zahnring im Inneren der Elektrode werden die Kontaktstücke radial verschoben und die Elektrode kann außen durch Drehen auf den einzustellenden Durchmesser zur Verschleißkompensation abgearbeitet werden.
Bei der Zickzack-Elektrode besteht der Grundkörper aus zwei Halbschalen und einem Zwischenring. In die Bauteile wurden ebenfalls Taschen vorgesehen. Durch Distanzringe mit unterschiedlichen Wanddicken können die Kontaktstücke bei Verschleiß nach außen geschoben werden.

Aus Testschweißungen wurden Schweißbereichsdiagramme und Prozessfenster abgeleitet. Als Referenz dienten Schweißuntersuchungen mit konventionellen Rollennahtelektroden. Die Tests zeigten Unterschiede bei den Prozessparametern und der Ausprägung der Verbindung – abhängig von der geschweißten Struktur, dem Schweißpfad und vom Werkstoff. Schließlich wurde die Schweißnahtqualität optimiert; die Struktur wurde erhalten. Durch die Topologie der Bleche sind auch verschiedene Schweißnahtlinien möglich.
www.b-tu.de
www.time-rlp.de

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