Universität Rostock – Lehrstuhl für Fertigungstechnik
Prof. Dr.-Ing. Martin-Christoph Wanner, Dr.-Ing. Knuth-Michael Henkel, Dipl.-Ing. Richard Banaschik
Das IGF-Vorhaben 17415 N des Center of Maritime Technologies e.V. wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des deutschen Bundestages gefördert.
Der Bericht kann beim FSM bestellt werden. Bitte senden Sie eine E-Mail an info(at)fsm-net.org
Zusammenfassung
Die Zielsetzung bestand in der Entwicklung eines reproduzierbaren EG-Einseiten-Schweißprozesses an unregelmäßigen schiffbaulichen Stoßgeometrien, der die Vorteile einer Produktivitätssteigerung durch einlagiges Schweißen mit der Fehlerreduzierung eines vollmechanischen bzw. automatischen Prozesses vereint. So sollten Schweißfehler insbesondere des teilmechanischen MSG-Mehrlagenschweißens, wie Einschlüsse, Ansatzstellen, Endkrater durch einen reproduzierbaren Elektrogasprozess minimiert werden. Neben der Ermittlung mechanisch-technologischer Gütewerte, welche auch unter Praxisbedingungen z.B. durch angepasste Schweißnahtgeometrien (manueller Zuschnitt) nachgewiesen werden sollten, bestand ebenfalls ein hoher Bedarf an Schwingfestigkeitsuntersuchungen.
Es sollte eine Technologie erarbeitet werden, die unterschiedlich breite Spalte, Blechdickensprünge der Schiffsaußenhaut ohne Prozessunterbrechung verschweißen kann. Dazu musste u.a. ein Konzept entwickelt werden welche eine entsprechende Regelung des Schweißrüssels und der Schweißgeschwindigkeit völlig automatisiert bewerkstelligen kann. Weiterhin mussten zwingend notwendige Daten, wie z.B. der Nahtgeometrie und vertikale Position der Anlage am Stumpfstoß, gesammelt und entsprechend für die Regelung aufgearbeitet werden. Hierfür mussten, neben mess- und regelungstechnischen Aufgaben, umfangreiche Konstruktionsarbeiten an der vorhandenen Schweißanlage aber auch an völlig neuartigen Kupfergleitschuhen ausgeführt werden.
Es konnten die besagten Regelungs- und Konstruktionsarbeiten erfolgreich umgesetzt werden und mit Hilfe der neuen Technologie unregelmäßige Stumpfstöße mit bis zu 10 mm Nahtbreitenunterschied völlig automatisiert verschweißt werden.
Im Laufe des Projektes stellte sich heraus, dass in Europa erhältliche Schweißzusatzwerkstoff durchaus für das Elektrogasschweißen nutzbar sind, jedoch nicht alle die benötigte Sicherheit im Bezug der Festigkeits- und Zähigkeitswerte generieren können. Um den Anwendern ein Werkzeug für eine entsprechend geeignete Fülldrahtelektrodenwahl zu geben, wurden umfangreiche Schweißversuche (Fülldraht, Schutzgas) unternommen und entsprechend gründlich Untersucht. In diesem Zusammenhang konnten frei erwerbliche Schweißzusätze gefunden werden, welche bei einer Blechstärke von 15 mm die Kriterien einer GL-A36 Verbindung auch mit erhöhter Kerbschlagsicherheit erfüllen.
Bauteilschwingfestigkeitsuntersuchungen der Stumpfstoßverbindungen ergaben für den Einseiten-Elektrogasschweißprozess (Keramik als Badsicherung) größtenteils die Einordnung in die Kerbfallklasse FAT 71 für die Steignahtposition.
