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Verbindungstechnik

Mit Laserschweißen zu leichteren Getriebekomponenten

| Autor: Andreas Mootz

Durch den Einsatz von Laserschweißtechnik beim Herstellen von Getriebekomponenten kann Werkstoff und somit Gewicht eingespart werden. Bei einem Differenzialgehäuse sind es im Vergleich zur Schraubverbindung rund 1,2 kg. Dabei erfolgen alle Fügeprozesse innerhalb einer Aufspannung.

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Bild 1: Laserschweißen eines Synchronrads auf ein Zahnrad. Der Faserlaser in der ELC-160-Anlage sorgt für halbierte Betriebskosten.
Bild 1: Laserschweißen eines Synchronrads auf ein Zahnrad. Der Faserlaser in der ELC-160-Anlage sorgt für halbierte Betriebskosten.
(Bild: Emag)

Nimmt das Gewicht eines Fahrzeugs um 100 kg ab, verringert sich sein Verbrauch um bis zu 0,3 l Kraftstoff pro 100 km, so die Einschätzung der Fachleute. Deshalb wird der Leichtbau in der Automobilindustrie ein immer wichtigeres Feld – jedes Bauteil wird auf Einsparpotenziale hin untersucht.

Das Beispiel Differenzialgehäuse macht deutlich, welche Möglichkeiten die Laserschweißtechnik für die allgemeine Entwicklung im Automobilbau eröffnet: So wird seit einiger Zeit bei deutschen Automobilunternehmen die bisher verwendete Schraubverbindung zwischen Ausgleichsgetriebegehäuse und Tellerrad durch eine Schweißverbindung ersetzt. Dadurch sinkt die benötigte Werkstoffmenge – angesichts der hohen Stückzahlen im Pkw-Bereich ein bedeutender Kostenfaktor. Gleichzeitig wird das Gewicht des Differenzialgehäuses um rund 1,2 kg verringert.

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Spanntechnik garantiert eine sehr genaue Positionierung des Bauteils

Anhand einer typischen Getriebekomponente lässt sich verdeutlichen, wie der Produktionsablauf innerhalb der sogenannten ELC-Anlagen von Emag funktioniert. Um ein Zahnrad mit integriertem Synchronrad effizient und genau herstellen zu können, werden zunächst zwei verschiedene Komponenten produziert. Anschließend erfolgt ein Füge- und Schweißprozess, der sie miteinander verbindet. An dieser Stelle kommt das Laserschweißen zum Einsatz. Bei dem Verfahren lässt sich die Energie des Laserstrahls exakt dosieren und konzentrieren. Dadurch sind zum einen die Verzüge minimal und zum anderen wird eine hohe Schweißgeschwindigkeit erreicht.

Zudem sorgt die Emag-typische Konstruktion der ELC-Anlagen für einen effektiven Gesamtprozess: Die Bauteilkomponenten werden mittels Fügepresse gespannt und gleichzeitig im Fügeprozess verbunden. Dabei garantiert die Spanntechnik eine sehr genaue Positionierung des Bauteils und somit optimale Bedingungen für das Schweißen. Abhängig von Werkstück und Werkstoff können die Komponenten vor dem Schweißen induktiv vorgewärmt und abschließend gebürstet werden – in jedem Fall erfolgen alle Prozesse innerhalb einer Aufspannung. Der komplette Schweiß- und Verfügeprozess für ein Getrieberad erfolgt in nur 12 s, die Komponenten eines Differenzials sind auf diese Weise in maximal 35 s fertig miteinander verschweißt.

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