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3 -1- Prinzip MIG / MAG - Schweißen Schutzgasdüse Stromdüse Elektrode/Draht Schutzgasglocke Lichtbogen Aufgeschmolzene Zone Grundwerkstoff Grundwerkstoff wird mit Zusatzwerkstoff verschmolzen Schmelztemperatur von Zusatzwerkstoff und Stahl ca C hohe Energieeinbringung Einsatz bei unlegierten, niedriglegierten und hochlegierten Stahl mit aktiven Schutzgasen; Nichteisenmetalle mit inerten Schutzgasen

4 -2- Prinzip MSG - Löten Schutzgasdüse Stromdüse Elektrode/Draht Schutzgasglocke Lichtbogen Aufgeschmolzene Zone Grundwerkstoff Löten ist ein thermisches Fügeverfahren zum stoffschlüssigen Fügen oder Beschichten von Werkstoffen, wobei eine flüssige Phase durch Schmelzen eines Lotes (Schmelzlöten) oder durch Diffusion an den Grenzflächen (Diffusionslöten) entsteht. Grundwerkstoff wird nicht aufgeschmolzen MSG-Löten ist ein Hartlötverfahren Schmelztemperatur von Zusatzwerkstoff ca. 950 C niedrige Energieeinbringung Verbindung erfolgt durch eine Diffusionsschicht (d.h. Oberfläche verbindet sich nur im µm-bereich)

5 -3- Was ist MIG/MAG - Kurzlichtbogen - Schweißen? Kurzlichtbogenschweißen ist ein Kurzschlussbehaftetes Schweißen. Man unterscheidet drei Lichtbogenarten: Kurzlichtbogen - Jeder Tropfenübergang ist ein Kurzschluss. Übergangslichtbogen oder Langlichtbogen - Werkstoffübergang ist unberechenbar mit oder ohne Kurzschluss Sprühlichtbogen - Kurzschlussfreier Tropfenübergang, aber sehr hohe Einbringung von Streckenenergie. Wesentlich höhere Spritzerbildung und Einbringung von Streckenenergie (höherer Verzug). Draht- und Gasspezifikationen beeinflussen spezifisch die Eigenschaften des Einbrandes und der Nahtgeometrie.

6 -4- Was ist MIG / MAG - Impulsschweißen? Impulsschweißen ist ein kurzschlussfreies Schweißen mit einem definierten Tropfenabschuss. Durch rechnergesteuerten und definierten Stromimpulsablauf wird der Prozess physikalisch kontrollierbar und beherrschbar. Keine Spritzerbildung mit geringerer Einbringung von Streckenenergie und Verzug. Draht- und Gasspezifikationen beeinflussen die Eigenschaften des Pulsprozesses. Variable Impulsform N. Lichtbogen in der Grundstromphase 2. Tropfenanschmelzung über Flankenanstieg 3. Hochstromphase mit definierter Tropfenbildung 4. Tropfenabschuss ohne Kurzschluss zum Werkstück 5. Abkühlphase mit Übergang zur Grundstromphase Einfluss der Lichtbogenart: Kurzlichtbogen durch Lichtbogenunterbrechung beim Werkstoffübergang geringste Wärmeeinbringung Minimierung der Zinkdampfmenge schmale Raupe Stromstärkenspitze bei der Wiederzündung muss begrenzt werden (Spritzer minimieren) bei Zinkschichten ab 15 µm vorteilhafter gegenüber Impulslichtbogen, da bei kurzer Lichtbogenlänge stabiler

7 -5- Einfluss der Lichtbogenart: Impulslichtbogen Mehr Energie durch Grundstromphase höhere Lötgeschwindigkeit breite und flachere Raupen möglich Lichtbogenstabilität ist durch hohe Pulsströme beeinflussbar Verringerung der Streckenenergie durch Absenken der Grundstromphase niedrig einstellbare Spannung und kurz gehaltener Lichtbogen ( Lichtbogenlängenregelung ) ergeben geringe Wärmeeinbringung und reduzierte Zinkverdampfung ( geringe Porenzahl ) Das Problem beim MAG - Schweißen verzinkter Stahlbleche Viel Zinkrauch Zink- Fieber der Schweißer Zink- Schnee am Arbeitsplatz Poren Spritzer Instabiler Lichtbogen Durchsacken des Schweißbades Risse Bindefehler Korrosionsanfälliger Fügebereich Dünnbleche Spaltüberbrückbarkeit Vorteile von MSG - Löten in der Karosserieinstandsetzung Beim I-Stoß auf Luftspalt schweißen: Vorteil: Auf der Rückseite entsteht eine "Schweißraupe". Die Schweißraupe bewirkt eine Querschnittsvergrößerung im Nahtbereich (das Grundmaterial wird umflossen). Dadurch wird die geringere Festigkeit des Lotes gegenüber dem Grundmaterial ausgeglichen, auch wenn die obere Raupe aus optischen Gründen abgeschliffen wird. MIG-Löten wird von einigen Herstellern zwingend vorgeschrieben, denn MIG-Löten verändert nicht das Gefüge von hoch- und höchstfesten Blechen, d. h. keine strukturelle Schwächung wie beim MAG-Schweißen, da das Material nicht aufgeschmolzen wird Das Lochschweißen, wie beim MAG-Schweißen eingesetzt, ist für das MIG-Löten nicht zu empfehlen. Stattdessen wird das Langlochlöten eingesetzt (Langloch Ø 8-10 mm, Länge mm), um die erforderliche Festigkeit zu erreichen.

8 -6- Vorteile von MSG - Löten bei verzinkten Blechen Weniger Verzug durch niedrige Wärmeeinbringung Keine grundlegende Veränderung des Grundwerkstoffes Keine Korrosion der Lötnaht Zinkschicht bleibt weitestgehend erhalten (durch geringen Abbrand und der kathodischen Wirkung der Zinkschicht) Dadurch keine Nacharbeit erforderlich (hinsichtlich Aufbau von Zinkschichten) Gute Spaltüberbrückbarkeit hohe Fügegeschwindigkeit ( bis zu 2m/min ) verminderte Porenbildung Reduzierte Gefügeänderung bei höherfesten Stählen Kapillarische Wirkung des Lots, dadurch 1/3 höhere Festigkeit bei Rund- und Langlochlöten Wie zeichnet sich gute Lötqualität aus? keine Porenbildung einhalten der mechanischen Festigkeit keine Spritzerbildung minimaler Zinkabbrand in der Schweißrandzone keine Randkerben Was bedeutet MSG - Löten für den Schweißer? In der Praxis ähnlich MAG - Schweißen Brennerhaltung leicht stechend mit möglichst kurzem Lichtbogen Einhaltung von Luftspaltmaßen zur Entweichung von Zinkdämpfen Prozess ist sehr gut beherrschbar bezüglich Spaltüberbrückung deutlich besser kein Flussmittel erforderlich Nähte sind relativ einfach mechanisch nachzuarbeiten

9 -7- Anwendungsbereiche beim MSG-Löten MIG-Löten nicht nur im Kfz-Bereich. Löten bei Tiefziehblechen, höherfeste Stähle, Cr Ni- Stählen, Taylored Blanks Was ist Zink? Zink dient als Schutzschicht auf sonst korrosionsgefährdetem Material Zink ist aber auch ein Legierungselement Schmelzpunkt bei 419,4 C Zinkoxid schmilzt bei 2000 C Früher brauchte man zur Entfernung der Zinkschicht ein Flussmittel, dieses entfällt jetzt vollständig. Beschichtungsarten - die MSG- gelötet werden können. Verzinkt (elektrolytisch, feuerverzinkt, etc.) feueraluminiert (Al + ca. 10 % Si) Galfan (95 % Zn + 5 % Al) Galvalume (55 % Al + 45 % Zn) Galvaneald (nach dem Zinkbad erfolgt eine Wärmebehandlung) Lötdrähte Lötdrähte auf Basis Kupferlegierungen mit unterschiedlichen Legierungselementen z.b. Si, Al, Zn, Sn und Mn. Die wichtigsten Typen: - Cu Si 3 - Cu Al 8 (10) - Cu Sn 6 Kriterien der Drahtauswahl: - Kosten - Fließverhalten - Festigkeit und Härte

10 -8- Zusatzwerkstoffe / Lötdrähte Bezeichnung Norm Schmelzbereich Streckgrenze ( N / mm² ) Zugfestigkeit ( N / mm² ) SG - Cu Si 3 (2.1461) DIN L - Cu Si 3 Mn 1 E DIN > SG - Cu Sn ( ) DIN > 340 SG - Cu Al 8 ( ) DIN SG - Cu Al 8 Ni 2 ( ) DIN SG - Cu Al 8 Ni 6 DIN >700 SG - Cu Mn 13 Al 7 ( ) DIN L - Cu Si 2 Mn nicht genormt > SG - Cu Sn 10 Si Mn nicht genormt >350 SG - Cu Al 5 Mn 1 Ni 1 nicht genormt Schutzgase Am meisten verbreitet ist Argon als inertes Schutzgas Vorteile: - ruhiger Lichtbogen - geringer Spritzerauswurf - geringster Wärmeeintrag - gutes Nahtaussehen - gutes Fließverhalten Bei unterschiedlichsten Anwendungsbereichen können auch lichtbogenstabilisierende Elemente wie O2 und CO2 angewendet werden. Vorteile: - ruhig brennender und stabiler Lichtbogen - geringerer Spritzerauswurf - geringere Porosität - etwas höherer Wärmeeintrag - sehr gutes Nahtaussehen - sehr gutes Fließverhalten (Vernetzung) Einfluss der Lichtbogenart MSG-Löten von verzinkten Blechen kann mit Kurzlichtbogen oder Impulslichtbogen durchgeführt werden. Dazu folgende Tendenzen: - Kurzlichtbogen bringt bei gleicher Drahtvorschubgeschwindigkeit und Lötgeschwindigkeit weniger Wärme in das Grundmaterial. - Impulsbogen gelötete Nähte sind breiter und flacher. - Spritzerbildung ist bei beiden Verfahren minimal. - Bezüglich Porosität ist bei beiden Verfahren kein signifikanter Verfahrenseinfluss erkennbar.

11 -9- Drahtförderung Im Vergleich zu Stahldrähten sind Bronzedrähte weich daher besondere Anforderungen an die Drahtförderung Drahttransport muss abriebfrei erfolgen Üblicherweise werden Alu-Vorschub-Rollen eingesetzt Vier-Rollen-Antrieb bei geringer Anpresskraft Kombi-Teflon-bzw.. Kombi-Kohle-Graphit-Seele Seelen sollten immer bis an die Vorschubrollen reichen möglichst wenig Spielraum innerhalb der Seele (Innendurchmesser beachten ) max. 4 Meter Brenner Impulslichtbogen Tendenzen beim Vergleich des Impulslichtbogen und dem Kurzlichtbogen beim MSG-Löten Kurzlichtbogen mehr Zinkschichtbeschädigung neben der Raupe weniger mehr Wärmeeinbringung und Verzug weniger Flacher, breiter Raupenprofil weniger Zusatzwerkstoffmenge mehr (20-30%) größer Schmauchmenge kleiner mehr Lötrissigkeit durch Lot bei ungünstigen weniger Spannungszuständen (Risse mit Lot gefüllt) Spaltüberbrückbarkeit bis zur Dicke des Oberbleches bis zur Dicke des Oberbleches stärker zunehmend Spritzermenge bei zunehmender Zinkschichtdicke weniger stark zunehmend möglich Porenvermeidung bei optimierten Lötbedingungen möglich < 3 m/min Lötgeschwindigkeit (mechanisiert) < 1,6 m/min möglich Lichtbogenzündung ohne Spritzer schwieriger schwieriger Endkratervermeidung leichter hoch Anforderungen an die Schweissanlage hoch hoch Anforderungen an die Drahtelektrodenoberflächenqualität hoch

12 -10- Welche Werkstoffe werden im Fahrzeugbau eingesetzt? Tiefziehbleche Tiefziehbleche verzinkt Höherfeste Stähle Taylored Blanks Tiefziehbleche Leichtmetalle + Buntmetalle Kunststoffe... nicht verzinkt z.b. Fe P04 ( St 14 ) Materialstärken : 0,5-1 mm Außenhaut 1,0-3 mm tragende Teile Tiefziehbleche verzinkt Bieten guten Korrosionsschutz galvanisch verzinkte Bleche 5-10µm vorwiegend im sichtbaren Außenhautbereich feuerverzinkte Bleche µm üblicherweise im nicht sichtbaren Bereich Höherfeste Stähle Gewichtseinsparung durch geringere Dicken verbesserte Torsionssteifigkeit und Crash - Sicherheit mit höherer Energieaufnahme Materialstärken 0,5-3 mm verstärkter Einsatz prognostiziert Bis zu welcher Blechdicke ist Löten sinnvoll?= Bis ca. 3 mm Blechdicke, bei allen was dicker als 3 mm ist, sind die mechanischen Gütewerte (Festigkeit) nicht mehr ausreichend.

13 -11- Welche Arten von höherfesten Stählen gibt es? Hochfeste Stähle: Streckgrenzen bis zu 300N/mm z.b. Bake - hardening - Stähle (BH), werden kalt umgeformt und erhalten Endfestigkeit durch Wärmeeinwirkung während der Karosserie-Lackierung Höherfeste Stähle: Streckgrenze zwischen N/mm z.b. Dual - Phasen - Stähle (DP) erhalten Festigkeitssteigerung durch Kaltumformung im Presswerkzeug Höchstfeste Stähle: Streckgrenzen über 800N/mm z.b. Press - hardened - Steel (PHS), borlegierter Stahl mit einer Streckgrenze von über 1000N/mm Taylored Blanks 2 oder mehrere Teilbleche ( auch in verschiedenen Dicken und Materialarten ) werden durch Quetschnaht- oder Laserstrahl- Schweißen zu Platinen verschweißt. Gewichtseinsparung höhere Energieaufnahme, besseres Crash-Verhalten Ziel jeder Pkw Instandsetzung ist die Wiederherstellung der ursprünglichen Fahrzeugeigenschaften wie : Verkehrs- und Betriebssicherheit Betriebsfestigkeit Karosseriesteifigkeit Deformationsverhalten Korrosionsschutz

14 -12- Stossarten für das MSG - Löten Kehlnaht Überlappnaht abgesetzt I-Naht Bördelnaht Stirnflächennaht Kehlnaht am Eckstoss Typenabhängige Hersteller Vorschriften sind zu beachten! Werkstoffe (M IG) M A G MSG - Löten Zusatz Zusatz Tiefziehbleche S G 2 C u Al 8 / Cu Si 3 Verzinkte Bleche ja (starke Korrosion) C u Al 8 / Cu Si 3 Höhenfeste Stähle V 2 A / V 4 A C u Al 8 Taylored Blanks nein z.b. Cu Al 8

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