28.9.2012 Lichtbogenlöten

Grundlagen des Lichtbogenlötens und
Regelungsarbeiten
AGV
2.4.8
Dr. Carolin Radscheit, Lichtbogenlöten, 28.9.2012
Prinzip des Lichtbogenlötens
Dr. Carolin Radscheit, Lichtbogenlöten, 28.9.2012
Prozesse des Lichtbogenlötens
MSGLöten
PlasmaLöten
WIGLöten
LaserstrahlLöten
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Anwendungen Lichtbogenlöten
•Überwiegend: verzinktes
Dünnblech, < 1,5 mm, Karosserie,
Spaltüberbrückbarkeit
•Zunehmend: Verbindungen:
Tiefziehstahl – hochfesten Stahl,
Ziel: Festigkeitseigenschaften des
Stahls erhalten
Automatisiertes
Plasmalöten Golf 4, VW
Wob, Dach-SeitenteilVerbindung, bis etwa 2004
MSGK-Lötnaht, Kehlnaht am
Überlappstoß,
Gwst: CP-W 1000+ZE,
Zwst: SG-CuAl8, vL=0,75m/min
Plasmalöten Gol, VW
Mexiko, als
Ausweichverfahren zum
Laserstrahllöten, DachSeitenteil-Verbindung
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Anwendungen Lichtbogenlöten
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… kann sogar ganz
hübsch sein ☺
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
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Mercedes Benz, Volkswagen AG
Neue Konstruktionen, neue Anwendungen
•Löten im
Auspuffbereich
•Auftraglöten mit eingelagerten Hartstoffen (Stahlpartikeln) in Cu- oder CuSnMatrix an Zylinderlaufflächen in Verbrennungsanlagen
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Berkenhoff GmbH
Schweißenergiequellen
coldArc, Fa. EWM
Us
Is
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EWM Hightech Welding
Schweißenergiequellen
Cold Process, Fa. CLOOS
•Quinto CP, Wechselstrom mit einer sehr
speziellen Pulsform, die einen äußerst
geringen Wärmeeintrag bewirkt
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CLOOS GmbH
Schweißenergiequellen
CMT Advanced Puls, Fa. FRONIUS
•Kombinationslichtbogen mit positiv und
negativ gepolten CMT Zyklen
Hohe Abschmelzleistung
& geringer Wärmeeintrag
bessere Spaltüberbrückbarkeit, -Pol
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FRONIUS
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
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Grillo, Berkenhoff
Üblich:
Ar 4.6
Empfehlung der
Gasehersteller*:
Ar 4.6 + aktive Anteile (1%O2,
2 – 3% CO2)
VT:
•In Ringleitung vorhanden
VT:
•Stabilerer Lichtbogen
=> weniger Rauch und Spritzer
•Besseres Benetzen
=> flachere Nähte
NT:
•Spritzerbehafteter
Prozess
NT:
•Preis etwa 10 – 15% höher
•Versorgung
*
O2-Anteil: ZWst: CuSi2Mn1, verzinkte Dünnbleche
Ar 4.6 + aktive Anteile
Ar 4.6
Schutzgase
CO2-Anteil: hochlegierte Stähle
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Linde AG
Die glorreiche AGV2.4.8 „Lichtbogenlöten“
2007, FRONIUS, Wels
2003, BMW
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Die glorreiche AGV2.4.8 „Lichtbogenlöten“
Schweißen und Schneiden ????
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Stepmap.de
10.04.1997 Mercedes Benz, UT
1998 KFA Jülich
7.12.2000 FRONIUS-Stand, Euroblech
Hannover
12.06.2001 DVS, Düsseldorf
23.04.2002 TU Chemnitz
14.11.2002 CLOOS, Haiger
20.03.2003 MIG-WELD, Landau
23.10.2003 BMW, München
30.11.2004 RWTH, Aachen
14.06.2005 Linde, Unterschleißheim
30.11.2005 INPRO, Berlin
23.05.2006 TU Chemnitz
24.04.2007 FRONIUS, Wels
17.08.2008 Hochschule Bochum
27.11.2008 LORCH Auenwald
16.06.2009 ELMATECH, Morsbach
01.12.2009 TU Clausthal
22.06.2010 TU Berlin
01.03.2011 TU Braunschweig
06.12.2011 Hochschule Bochum
22.05.2012 AUDI, Neckarsulm
06.12.2012 BIAS Bremen
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Normung, Regelwerke
DVS 938-1, 9/2001, 8/2012 :
Lichtbogenlöten – Grundlagen, Verfahren, Anforderungen an die Anlagentechnik
DVS 938-2, 5/2005:
Lichtbogenlöten - Anwendungshinweise
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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
Dr. Carolin Radscheit, Lichtbogenlöten, 28.9.2012
Normung, Regelwerke
DVS 2614 – 1, 9/2009 (Zuarbeit)
Charakterisierung und Prüfung von
Lötverbindungen – Zugprüfung
gelöteter Blechverbindungen Probenformen
Dr. Carolin Radscheit, Lichtbogenlöten, 28.9.2012
Aktuell
DVS 938-4
Laserstrahllöten – Unregelmäßigkeiten und Hinweise zu deren Vermeidung
DVS 938-5 (Arbeitstitel)
Lichtbogenlöten – Bewertungsgruppen für Unregelmäßigkeiten
Dr. Carolin Radscheit, Lichtbogenlöten, 28.9.2012
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
AA6016
AA6016
IGF-Nr.: 16.195 N, DVS-Nr.: 09.051, FA9, Laufzeit:
01.09.2009 bis 29.02.2012
ZnAl+
ZnAl+
DX56-Z140
DX56-Z140
Werkstoff
Zusatz
VR1
DX56Z140MB /
DX56Z140MB
CuSi 3
VR2
DX56Z140MB/
DX56Z140MB
ZnAl4
VR3
DX56Z140MB/
DX56Z140MB
ZnAl5Cu 3.5
VR4
DX56Z140MB (1,5mm)/
AA6016 (1,25mm)
ZnAl5Cu 3.5
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Forschungsarbeiten - abgeschlossene
Anton Aicher, SLV München
Untersuchung zur Entstehung von Lötrissen von verzinkten Stahlfeinblechen beim
Löten mit Schutzgasverfahren
Bericht 5141600 / 2007, 9/2007, AiF-Nr. 14.429 N, DVS-Nr. 01.042
Rißlänge 70 µm bis ≤ 300 µm
GWst: HCT790C+ZE75/75
ZWst: SG-CuAl8
Nahtart: Bördelnaht
Einspannung: leicht
Rißlänge ≥ 300 µm
GWst: HCT790C+ZE75/75
ZWst: SG-CuAl8
Nahtart: Auftragnaht
Einspannung: fest
links: Loteindringung
rechts: Kupfer-Zink-Eindringung
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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 1000
1,0E+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
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1,0E+05
1,0E+06
Schwingspielzahl N
1,0E+07
Forschungsarbeiten - abgeschlossene
Mario Kusch, F. Podlesak, TU Chemnitz
Ursachen und Bewertung von Unregelmäßigkeiten lichtbogengelöteter
Verbindungen
Forschungsvorhaben AiF-Nr.: 15.745 BR, Laufzeit: 01.08.2008 – 31.07.2010
Einfluß von:
•Nahtvolumen
•Lichtbogenleistung
•Lichtbogenlänge
•Gasschutzes
•Brennerstellung
•der Fügestellengeometrie
auf die Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit lichtbogengelöteter Verbindungen
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TU Chemnitz
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
…..
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Zusammenfassung und Ausblick
Einsatz Karosseriebau, Trends:
•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
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Links und weiterführende Literatur
Dissertation Agah M. Sevim, ISF, 10/2009
Möglichkeiten zur Erhöhung der Festigkeitseigenschaften Metall-Schutzgasgelöteter Überlappverbindungen hochfester Stähle
http://www.shaker.de/Online-Gesamtkatalog-Download/2011.03.15-13.08.2992.225.71.231-rad825E2.tmp/3-8322-8885-6_INH.PDF
Der Lichtbogencluster: http://www.schweisslichtbogen.de/
Fa. EWM-Hightech welding: http://www.bach-gmbh.de/katalog/cold_info.pdf
Fa. Carl Cloos Schweißtechnik:
http://www.cloos.de/cloos/de/produkte/prozess/cold_weld/index.php?navanchor=
1110021
Fa. FRONIUS
http://www.schweisstechnik.at
Fa. Berkenhoff, Cu-Zusatzwerkstoffe:
http://www.bedra.com/produkte/bedra_welding/produktentwicklung/whitepaper/in
dex_ger.html
Fa. Grillo, Zink-Zusatzwerkstoffe: http://www.grillo.de/index.php?id=57
Dr. Carolin Radscheit, Lichtbogenlöten, 28.9.2012
Vielen Dank für Ihre
Aufmerksamkeit!
AGV
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