Grundlagen des Lichtbogenlötens und Regelungsarbeiten AGV 2.4.8

Transkript

1 Grundlagen des Lichtbogenlötens und Regelungsarbeiten AGV 2.4.8

2 Prinzip des Lichtbogenlötens

3 Prozesse des Lichtbogenlötens MSG- Löten Plasma- Löten WIG- Löten Laserstrahl- Löten

4 Überwiegend: verzinktes Dünnblech, < 1,5 mm, Karosserie, Spaltüberbrückbarkeit Zunehmend: Verbindungen: Tiefziehstahl hochfesten Stahl, Ziel: Festigkeitseigenschaften des Stahls erhalten Anwendungen Lichtbogenlöten Automatisiertes Plasmalöten Golf 4, VW Wob, Dach-Seitenteil- Verbindung, bis etwa 2004 MSG K -Lötnaht, Kehlnaht am Überlappstoß, Gwst: CP-W 1000+ZE, Zwst: SG-CuAl8, v L =0,75m/min Plasmalöten Gol, VW Mexiko, als Ausweichverfahren zum Laserstrahllöten, Dach- Seitenteil-Verbindung

5 Anwendungen Lichtbogenlöten kann sogar ganz hübsch sein

6 Neue Konstruktionen, neue Anwendungen MBQ der modulare Querbaukasten Ab 2012 als Plattform für über 30 Modelle im VW-Konzern Profilbauweise Einseitige Zugänglichkeit erforderlich Lochlötungen Das ist eher mit Lichtbogenlöten als mit Laserverfahren (Toleranzen, Spalt 0 4mm) zu realisieren S-Klasse: 30m MIG-Lötnaht Mercedes Benz, Volkswagen AG

7 Löten im Auspuffbereich Neue Konstruktionen, neue Anwendungen Auftraglöten mit eingelagerten Hartstoffen (Stahlpartikeln) in Cu- oder CuSn- Matrix an Zylinderlaufflächen in Verbrennungsanlagen Berkenhoff GmbH

8 coldarc, Fa. EWM Schweißenergiequellen Us Is EWM Hightech Welding

9 Cold Process, Fa. CLOOS Quinto CP, Wechselstrom mit einer sehr speziellen Pulsform, die einen äußerst geringen Wärmeeintrag bewirkt Schweißenergiequellen CLOOS GmbH

10 CMT Advanced Puls, Fa. FRONIUS Kombinationslichtbogen mit positiv und negativ gepolten CMT Zyklen Schweißenergiequellen Hohe Abschmelzleistung & geringer Wärmeeintrag bessere Spaltüberbrückbarkeit, -Pol FRONIUS

11 Zusatzwerkstoffe Cu-Basis-Zusatzwerkstoffe: Deutsche Automobilhersteller: CuSi2Mn1 (alt: CuSi3) Universell einsetzbar Auch an höherfesten Stählen Französische Automobilhersteller, Daimler: CuAl8 Höhere Festigkeit Höherer Preis (1,5 2X) ZnAl-Zusatzwerkstoffe: Untersuchungen, noch kein Serieneinsatz zum Lichtbogenlöten Grillo, Berkenhoff

12 Schutzgase Ar 4.6 Üblich: Ar 4.6 VT: In Ringleitung vorhanden NT: Spritzerbehafteter Prozess Empfehlung der Gasehersteller*: Ar aktive Anteile (1%O 2, 2 3% CO 2) VT: Stabilerer Lichtbogen => weniger Rauch und Spritzer Besseres Benetzen => flachere Nähte NT: Preis etwa 10 15% höher Versorgung * O 2 -Anteil: ZWst: CuSi2Mn1, verzinkte Dünnbleche CO 2 -Anteil: hochlegierte Stähle Ar aktive Anteile Linde AG

13 Die glorreiche AGV2.4.8 Lichtbogenlöten 2007, FRONIUS, Wels 2003, BMW

14 Die glorreiche AGV2.4.8 Lichtbogenlöten Schweißen und Schneiden????

15 Stepmap.de Mercedes Benz, UT 1998 KFA Jülich FRONIUS-Stand, Euroblech Hannover DVS, Düsseldorf TU Chemnitz CLOOS, Haiger MIG-WELD, Landau BMW, München RWTH, Aachen Linde, Unterschleißheim INPRO, Berlin TU Chemnitz FRONIUS, Wels Hochschule Bochum LORCH Auenwald ELMATECH, Morsbach TU Clausthal TU Berlin TU Braunschweig Hochschule Bochum AUDI, Neckarsulm BIAS Bremen

16 Normung, Regelwerke DVS 938-1, 9/2001, 8/2012 : Lichtbogenlöten Grundlagen, Verfahren, Anforderungen an die Anlagentechnik DVS 938-2, 5/2005: Lichtbogenlöten - Anwendungshinweise

17 Normung, Regelwerke DVS 938-3, 6/2012 Lichtbogenlöten Unregelmäßigkeiten und Hinweise zu deren Vermeidung DIN 1900, 8/2009 Anforderung und Qualifizierung von Lötverfahren für metallische Werkstoffe Verfahrensprüfung für das Lichtbogenlöten von Stählen

18 DVS , 9/2009 (Zuarbeit) Charakterisierung und Prüfung von Lötverbindungen Zugprüfung gelöteter Blechverbindungen - Probenformen Normung, Regelwerke

19 Aktuell DVS Laserstrahllöten Unregelmäßigkeiten und Hinweise zu deren Vermeidung DVS (Arbeitstitel) Lichtbogenlöten Bewertungsgruppen für Unregelmäßigkeiten

20 Forschungsarbeiten - aktuelle Fachgebiet Füge- und Beschichtungstechnik, TU Berlin Institut für Füge- und Schweißtechnik, TU Braunschweig Institut für maschinelle Anlagentechnik und Betriebsfestigkeit, TU Clausthal Berechnungsmethoden und Auslegungskriterien für die betriebsfeste Bemessung von gelöteten Verbindungen aus Stahlwerkstoffen und Mischverbindungen Stahl/Aluminium unter Berücksichtigung neuartiger Prozessstrategien IGF-Nr.: N, DVS-Nr.: , FA9, Laufzeit: bis AA6016 ZnAl+ DX56-Z140 Werkstoff VR1 DX56Z140MB / DX56Z140MB VR2 VR3 VR4 DX56Z140MB/ DX56Z140MB DX56Z140MB/ DX56Z140MB DX56Z140MB (1,5mm)/ AA6016 (1,25mm) Zusatz CuSi 3 ZnAl4 ZnAl5Cu 3.5 ZnAl5Cu 3.5

21 Forschungsarbeiten - abgeschlossene Anton Aicher, SLV München Untersuchung zur Entstehung von Lötrissen von verzinkten Stahlfeinblechen beim Löten mit Schutzgasverfahren Bericht / 2007, 9/2007, AiF-Nr N, DVS-Nr Rißlänge 70 µm bis 300 µm GWst: HCT790C+ZE75/75 ZWst: SG-CuAl8 Nahtart: Bördelnaht Einspannung: leicht links: Loteindringung rechts: Kupfer-Zink-Eindringung Rißlänge 300 µm GWst: HCT790C+ZE75/75 ZWst: SG-CuAl8 Nahtart: Auftragnaht Einspannung: fest

22 Forschungsarbeiten - abgeschlossene Agah Sevim, ISF Höhere statische und dynamische Festigkeiten, höhere Festigkeit auch bei schlagartiger Belastung lichtbogengelöteter Verbindungen durch optimierte Bearbeitungsparameter (v.a. Lichtbogenspannung) im Vergleich zu geschweißten Nähten geringere thermische Schädigung der Grundwerkstoffe größere Verbindungsfläche durch einen möglichst tief gefüllten Spalt Versagen im thermisch unbeeinflussten Grundwerkstoff CP-W ,0E+02 HDT950C/SG-CuAl8, langer Lichtbogen HDT950C/SG-CuAl8, kurzer Lichtbogen Wöhlerdiagramm H-Proben, Belastungsamplitude Fa in kn HCT690T/G4Si1, geschweißt 1,0E+01 Vergleich: kurzer Lichtbogen (Schliffbild links), langer Lichtbogen (Schliffbild 1,0E+00 1,0E+04 rechts) und geschweißter Referenzprobe 1,0E+05 1,0E+06 Schwingspielzahl N 1,0E+07

23 Forschungsarbeiten - abgeschlossene Mario Kusch, F. Podlesak, TU Chemnitz Ursachen und Bewertung von Unregelmäßigkeiten lichtbogengelöteter Verbindungen Forschungsvorhaben AiF-Nr.: BR, Laufzeit: Einfluß von: Nahtvolumen Lichtbogenleistung Lichtbogenlänge Gasschutzes Brennerstellung der Fügestellengeometrie auf die Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit lichtbogengelöteter Verbindungen TU Chemnitz

24 Studienarbeiten - abgeschlossene Hochschule Niederrhein, Prof. Deilmann, DA Christian Büttner, 7/10 Schutzgase beim Hart- bzw. Hochtemperaturlöten Hochschule für Angewandte Wissenschaften, Hamburg, Prof. Müller, DA Gunnar Jahn, 7/10 Untersuchungs- und Bewertungsmethoden an korrosiv und mechanisch beanspruchten Lötverbindungen Hochschule Bochum, Carolin Radscheit, DA Matthias Dwidjosiswojo, 8/10 MIG-Löten von höherfesten Stählen - Einfluss von Unregelmäßigkeiten auf die Festigkeit..

25 Einsatz Karosseriebau, Trends: Zusammenfassung und Ausblick Zunehmender Einsatz hochfester Stähle (CP800, DP600 ) Einsatz des Lichtbogenlötens um Stahlfestigkeit nicht neg. zu beeinflussen Zunehmender Einsatz von Werkstoffkombinationen (Al, Kunststoff, im Hochpreissegment) Einsatz von mechanischen Verbindungsverfahren (Nieten Stanznieten, selbstschneidende Niete, Clinchen, Kleben ) Toleranzausgleich (Schiebesitze), einseitige Zugänglichkeit Zusatzwerkstoffe, Hilfstoffe: etablierte Stoffe lassen sich schwer durch (festere, teurere) ersetzen

26 Links und weiterführende Literatur Dissertation Agah M. Sevim, ISF, 10/2009 Möglichkeiten zur Erhöhung der Festigkeitseigenschaften Metall-Schutzgasgelöteter Überlappverbindungen hochfester Stähle Der Lichtbogencluster: Fa. EWM-Hightech welding: Fa. Carl Cloos Schweißtechnik: Fa. FRONIUS Fa. Berkenhoff, Cu-Zusatzwerkstoffe: dex_ger.html Fa. Grillo, Zink-Zusatzwerkstoffe:

27 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! AGV 2.4.8