Hochleistungsauftragsschweißen mit Doppeldrahttechnik bei nicht übertragenem Lichtbogen und lasergestützter Einbrandsteuerung (HoDopp)

Problemstellung
Zum Schutz gegen Verschleiß und Korrosion bei hochbelasteten Maschinenbauteilen, wie z. B. Kurbelwellen, Druckwalzen oder Pflugscharen für die Landwirtschaft, werden mittels Auftragschweißen metallauftragende Schutzschichten auf Werkstoffoberflächen aufgebracht. Bei dem bisher eingesetzten Verfahren brennt ein Lichtbogen zwischen der Drahtelektrode und dem Werkstück und schmilzt beide gleichzeitig auf. Im Fall von großflächigen und mehrlagigen Schutzschichten dauert dieser Vorgang teilweise über 24 Stunden und erzeugt hohe Energie- und Personalkosten. Zudem ist es bislang nicht möglich, die geforderte Qualität in der ersten Schweißschicht zu realisieren, sodass weitere Schichten aufgebracht werden müssen.
Durch die Zusammensetzung des Projektkonsortiums aus dem Maschinen- und Formenbau wird eine zügige Verwertung begünstigt und durch den innovativen Prozess können sich über den Maschinenbau hinaus weitere Einsatzmöglichkeiten im Werkzeugbau von Automobilherstellern und deren Zulieferern sowie im branchenweiten, wirtschaftlichen Reparatursegment ergeben.

Projektziele
Das Forschungsprojekt HoDopp greift diese Thematik auf und entwickelt ein innovatives Auftragschweißverfahren, das großflächige Bauteile wirtschaftlich und qualitativ hochwertig in einem Bearbeitungsschritt realisiert.

Vorgehensweise
Dabei soll im Projekt der Lichtbogen zwischen zwei Elektroden brennen, nicht wie bisher zwischen Elektrode und Werkstück. Parallel wird die notwendige Energie zum Aufschmelzen des Werkstücks mit Hilfe eines Laserstrahls eingebracht. Der innovative Ansatz besteht in der Kombination mehrerer Prozesse. Indem der Lichtbogen gleichzeitig zwei Drähte aufschmilzt, wird durch den Einsatz des Laserprozesses die Metalloberfläche örtlich geringfügig erwärmt und damit eine optimale Schichtqualität erzielt. Das Aufbringen zusätzlicher Schichten kann eingespart werden, die Auftragsrate wird verdoppelt und durch den Vorschmelzprozess die Bearbeitungsdauer um den Faktor vier reduziert. Diese Prozesskombination ermöglicht es, die Produktivität sowie die Qualität des Schweißverfahrens erheblich zu steigern.

Ergebnisse und Anwendungspotenzial
Durch die Zusammensetzung des Projektkonsortiums aus dem Maschinen- und Formenbau wird eine zügige Verwertung begünstigt und durch den innovativen Prozess können sich über den Maschinenbau hinaus weitere Einsatzmöglichkeiten im Werkzeugbau von Automobilherstellern und deren Zulieferern sowie im branchenweiten, wirtschaftlichen Reparatursegment ergeben.

• Druckguss Service Deutschland GmbH
• G + F Strate GmbH Schweißwerk - Maschinenfabrik
• Laser Zentrum Hannover e. V.
• Merkle Schweißanlagen-Technik GmbH