P-1310P-1310

P 1310 – Korrosionsmechanismen beim Laserschweißen von Duplexstählen

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ISBN: 978-3-96780-152-1 Kategorien: ,

Beschreibung

P 1310 – Korrosionsmechanismen beim Laserschweißen von Duplexstählen

Ziel des Forschungsvorhabens war die qualitätsgerechte Herstellung von filigranen Strukturen aus Duplexstahl mittels Laserstrahlschweißen ohne den Einsatz von Schweißzusatzes und/oder Lösungsglühen. Durch die Entwicklung einer dem Werkstoff angepassten Prozesstechnologie fanden hauptsächlich Untersuchungen an dem industriell relevantesten Werkstoff 1.4462 (gewalzt) im Blechdickenbereich bis 2 mm statt.
In einem ersten Schritt erfolgten umfassende Untersuchungen mit einem Einstrahlprozess. Neben dem Einfluss des optischen Setups wurde auch die Wirkung von Mehrkomponenten-Gasgemischen sowie der Pulsmodulation (zeitliche Variation des Energieeintrages) in die experimentellen Untersuchungen eingebunden. Parallel zu den experimentellen Versuchsreihen erfolgte der Aufbau eines numerischen Simulationsmodells um die komplexen physikalischen Vorgänge beim Laserstrahlschweißen abzubilden. Auf Grundlage der Ergebnisse des Simulationsmodells wurde mit Hilfe eines Zweistrahlaufbaus, bestehend aus Fest- und Scanneroptik, die in situ Nachwärmung umgesetzt. Der laut mehrerer Spezifikationen und Angaben der Fachliteratur minimal zulässige Austenit-Gehalt im Schweißgut von 30% ließ sich nicht erzielen.
Nach Variieren und schließlich Optimierung des Laserschweißprozesses sowie der Nachbehandlung der Schweißnaht sollte die Korrosionsbeständigkeit der erhaltenen lasergeschweißten Duplexproben mittels verschiedener Messmethoden charakterisiert werden. Vor allem sollte eine neue elektrochemische Messzelle entwickelt werden, mit der alle üblichen elektrochemischen Untersuchungen im Mikrometerbereich durchgeführt werden können. Parallel dazu wurde die Beständigkeit der lasergeschweißten Duplexstahlproben gegen Lockkorrosion unter Verwendung von Eisen(III)-Chlorid-Lösung im Labormaßstab mittels Standardprüfmethode nach ASTM G48-Test geprüft.
Nach Entwicklung und Aufbau der neuen mikroelektrochemischen Messzelle wurden die Durchbruchpotentiale der Laserschweißnähte in einer 3%igen NaCl-Lösung bestimmt. Die Messergebnisse haben bestätigt, dass eine gute Korrelation zwischen chemischen und elektrochemischen Ergebnissen zur Beurteilung der Korrosionsbeständigkeit der Laserschweißnähte besteht.
Trotz der niedrigen Austenitgehalte führte der Einsatz der entwickelten Zweistrahlprozessstrategie an den untersuchten Werkstoffen zu einer hohen Beständigkeit gegen Lochkorrosion. Zudem bildete sich durch die Implementierung der Nachwärmung eine Schweißnahtraupe aus, die im Gegensatz zu den Versuchen mit einem Laserstrahl kaum Schweißspritzer und äußeren Nahtunregelmäßigkeiten aufweist. Somit sind die Anforderungen der Bewertungsgruppe B nach DIN EN ISO 13919-1:2020-03 erfüllt.

Veröffentlichung:
Januar 2023

Autoren:
M. Schmitz, Dr. M. Aziz