Produktivitätssteigerung beim additiven Lichtbogenschweißen dünnwandiger Strukturen aus hochlegierten korrosionsbeständigen Werkstoffen

Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung einer geeigneten aktiven Kühlstrategie zum additiven MSG-CMT-Schweißen mit hochlegierten korrosionsbeständigen Massivdrahtelektroden. Diese soll sowohl in den kritischen Temperaturbereichen wirken, in denen relevante Gitterumwandlungen und Sekundärphasenausscheidungen auftreten, als auch die hohen technologischen Ansprüche des additiven Fertigens, d. h. Eignung für mehrachsige Fertigungssystemen mit beweglichem Arbeitstisch und komplexe Bauteilstrukturen, berücksichtigen. Die wirtschaftlichen Vorteile des Kühlens sind eine signifikante Reduzierung der Nebenzeiten durch eine relativ geringe Investition sowie die mögliche Erhöhung von Abschmelzleistung bzw. Aufbaurate durch Einsatz von Mehrdraht-MSG-Schweißprozessen. Die technischen Vorzüge zeigen sich in einer verbesserten Makro- und Mikrostruktur, schnelleren Abkühlraten in den kritischen Temperaturgebieten sowie höheren mechanischen Eigenschaften und Korrosionsbeständigkeiten. Aufbauend auf dem Stand der Technik sind daher die Randbedingungen und Einflussfaktoren verschiedener aktiver Kühlmethoden gegenüberzustellen, eine geeignete Kühlstrategie abzuleiten und unter Beachtung der werkstofflichen Herausforderungen des hochlegierten korrosionsbeständigen Legierungstyps (Austenit, Duplex, Ni-Basis) zu untersuchen.

The aim of the research project is to develop a suitable active cooling strategy for additive MSG-CMT welding with high-alloy corrosion-resistant solid wire electrodes. This should be effective both in the critical temperature ranges in which relevant lattice transformations and secondary phase precipitation occur, as well as considering the high technological demands of additive manufacturing. The economic advantages of cooling are a significant reduction in non-productive times at relatively low investment costs and in an increase of deposition rate and build-up. The technological advantages are shows in an improved macro- and microstructure, faster cooling rates in the critical temperature ranges as well as higher mechanical properties and corrosion resistance. Based on the state of the art, influencing factors of different active cooling methods are therefore be compared and a suitable cooling strategy derived and investigated. Due to the significant cost savings that automatically result from improved cooling strategies and/or from a lower heat input, as soon as the investment has been made, a suitable cooling strategy can be developed.