Schweißen hochfester Baustähle optimieren

Welchen Einfluss die „Abkühlbedingungen beim Schweißen“ auf die Verarbeitungsqualität haben, untersucht ein Forschungsprojekt an der Technischen Hochschule Mittelhessen. Projektleiter ist Prof. Dr. Jörg Gollnick vom Institut für Mechanik und Materialforschung.

Im Register europäischer Stähle sind weit mehr als 2000 Sorten aufgelistet. Dazu gehören hochfeste Baustähle, die im Maschinen- und Brückenbau, für Kräne oder Windenergieanlagen eingesetzt werden. Die Festigkeit eines Stahls ist abhängig von Walzverfahren und der Zugabe von Legierungselementen.

Je fester ein Stahl ist, desto exakter muss er schweißtechnisch verarbeitet werden. Dabei entstehen Spitzentemperaturen von mehr als 1500 Grad. Für die späteren Eigenschaften einer Stahlverbindung ist die Geschwindigkeit der Abkühlung ein entscheidender Faktor. Ist sie zu langsam, leiden Festigkeit und Zähigkeit des Stahls, eine zu schnelle Abkühlung kann Risse verursachen.

„Wir wollen für verschiedene Legierungen herausfinden, mit welchen Aufheiz- und Abkühlraten die hochfesten Stähle verarbeitet werden müssen, um die geforderten mechanisch-technologischen Eigenschaften einer Schweißverbindung zu erreichen“, erläutert Gollnick. Dabei müssen Informationen über die jeweilige Legierung und über die verwendeten Schweißzusatzstoffe berücksichtigt werden.

Die Einflüsse der Legierungselemente auf das Umwandlungsverhalten der Werkstoffe werden mit einer Simulationssoftware untersucht, die auf thermodynamischen und energetischen Berechnungen basiert. In praktischen Versuchen wollen die Gießener Ingenieurwissenschaftler anschließend die Ergebnisse überprüfen.

Projektziel ist laut Gollnick, der am Fachbereich Maschinenbau und Energietechnik lehrt, den Anwendern in Industrie und Handwerk ein einfaches Diagramm zur Verfügung zu stellen. Daraus sollen sie für die jeweiligen Werkstoffe und Schweißverfahren schnell und unkompliziert die Abkühlparameter ablesen können, die für eine optimale Haltbarkeit sorgen.

Kooperationspartner sind das Schweißtechnikunternehmen EWM Hightech Welding aus Mündersbach, Hermann Fliess & Co, ein Hersteller von Schweißzusätzen aus Duisburg, und der Wilhelmshavener Mobilkranhersteller Manitowoc Deutschland. Das Forschungsvorhaben hat eine Laufzeit von einem Jahr. Es wird im Rahmen des Programms „Forschung für die Praxis“ mit 35.000 Euro unterstützt. Damit fördert die Landesregierung praxisnahe Projekte an hessischen Fachhochschulen.