Das Verhältnis zwischen Schweißgeschwindigkeit und Schweißnahtqualität muss dialektisch betrachtet werden, und keines der beiden Elemente darf vernachlässigt werden. Dies zeigt sich vor allem in der Aufheiz- und der Kristallisationsphase.
1. Aufheizphase
Beim Hochfrequenzschweißen von Rohren mit gerader Naht wird die Kante des Rohrrohlings von Raumtemperatur auf Schweißtemperatur erhitzt. Während dieser Zeit ist die Kante ungeschützt und der Luft vollständig ausgesetzt. Dies führt zwangsläufig zu intensiven Reaktionen mit Sauerstoff, Stickstoff und anderen Luftbestandteilen, wodurch der Stickoxid- und Stickoxidgehalt in der Schweißnaht deutlich ansteigt. Messungen haben gezeigt, dass sich der Stickstoffgehalt in der Schweißnaht dadurch um das 20- bis 45-Fache erhöht. Der Sauerstoffgehalt steigt entsprechend um das 7- bis 35-Fache. Gleichzeitig verbrennen und verdampfen große Mengen an Legierungselementen wie Mangan und Kohlenstoff, die für die Schweißnaht vorteilhaft sind, was zu einer Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften der Schweißnaht führt. Daraus lässt sich schließen, dass in diesem Sinne eine geringere Schweißgeschwindigkeit mit einer schlechteren Qualität der Schweißnaht einhergeht.
Darüber hinaus führt eine längere Exposition der Kante des erhitzten Rohrrohlings an der Luft, also eine geringere Schweißgeschwindigkeit, zu einer vermehrten Bildung nichtmetallischer Oxide in tieferen Schichten. Diese tiefer liegenden Oxide lassen sich während des nachfolgenden Extrusionskristallisationsprozesses nur schwer vollständig aus der Schweißnaht entfernen. Nach der Kristallisation verbleiben sie als nichtmetallische Einschlüsse in der Schweißnaht und bilden eine ausgeprägte, spröde Grenzfläche. Dies beeinträchtigt die Kohärenz des Schweißnahtgefüges und reduziert die Schweißnahtfestigkeit. Eine höhere Schweißgeschwindigkeit hingegen verkürzt die Oxidationszeit und führt zu einer geringeren Bildung nichtmetallischer Oxide, die sich auf die Oberflächenschicht beschränken und während des nachfolgenden Extrusionsprozesses leicht aus der Schweißnaht entfernt werden können. Dadurch entstehen keine übermäßigen Rückstände nichtmetallischer Oxide in der Schweißnaht, und die Schweißnahtfestigkeit ist hoch.
2. Kristallisationsphase
Gemäß den Prinzipien der Metallographie ist für hochfeste Schweißnähte eine möglichst feine Kornstruktur des Schweißnahtgefüges erforderlich. Der grundlegende Ansatz zur Kornverfeinerung besteht darin, innerhalb kurzer Zeit eine ausreichende Anzahl von Kristallkeimen zu bilden, die miteinander in Kontakt treten, bevor sie signifikant wachsen und der Kristallisationsprozess abgeschlossen ist. Dies erfordert eine Erhöhung der Schweißgeschwindigkeit, damit die Schweißnaht die Heizzone schnell verlässt und bei höherer Unterkühlung rasch kristallisieren kann. Mit zunehmender Unterkühlung steigt die Keimbildungsrate deutlich an, während die Wachstumsrate geringer ausfällt. Dadurch wird die Kornverfeinerung der Schweißnaht erreicht.
Daher gilt, unabhängig davon, ob man die Aufheizphase des Schweißprozesses oder die Abkühlphase nach dem Schweißen betrachtet: Bei Einhaltung der grundlegenden Schweißbedingungen gilt, dass eine höhere Schweißgeschwindigkeit zu einer besseren Qualität der Schweißnaht führt.
MavenRoboter-LaserschweißmaschineEs handelt sich um einen Faserlaser, der einen Hochenergie-Laserstrahl mit einem Roboterlaser als beweglicher Schweißplattform koppelt. Beliebige räumliche Trajektorien können verschweißt werden. Die vielseitige Laserschweißanlage lässt sich so programmieren, dass sie auch schwer zugängliche Teile verschweißen kann und somit maximale Flexibilität bietet. Der Laserstrahl kann zeitlich und energetisch aufgeteilt werden, wodurch die gleichzeitige Bearbeitung mehrerer Strahlen und eine höhere Schweißproduktivität ermöglicht werden.
Veröffentlichungsdatum: 08. Mai 2025
