Reduzierter Wärmeeintrag fügt Stahl mit Aluminium

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Die Antwort: „Kalter“ Schweißprozess!

Denn der Wärmeeintrag beim Schweißen bestimmt maßgeblich die Ausprägung der Dicke dieser unerwünschten intermetallischen Phase. Versuche haben gezeigt, dass diese besser nicht über 10 µm messen sollte, um noch eine stabile Schweißverbindung zu erhalten. Dafür müssten die Experten den Temperaturverlauf so steuern, dass er über der Schmelztemperatur von Aluminium, aber unter der Verdampfungstemperatur der Zinkschicht auf dem Stahl bleibt. Bei den meisten Lichtbogenverfahren ist das aber Wunschdenken. Die Lösung fand Magna Steyr schließlich im Verfahren „Cold Metal Transfer“ (CMT), einem von Fronius entwickelten „kalten“ Schweißprozess.

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Das CMT-Verfahren reduziert im Vergleich zu anderen MIG/MAG-Prozessen den Wärmeeintrag in den Nahtbereich deutlich. Das Geheimnis liegt in der digitalen Prozessregelung, die Kurzschlusseffekte selbst erkennt und durch das Rückziehen des Drahtes die Tropfenablösung unterstützt. Beim Schweißen bewegt sich der Draht zur Naht und sobald der Kurzschluss erfolgt, bewegt er sich wieder weg. So bleibt die Lichtbogen-Brennphase sehr kurz und die Wärmebelastung minimal. CMT ermöglicht auch eine stufenlose Anpassung des Energieeintrags in das zu schweißende Bauteil. Der Anwender profitiert von einem spritzerfreien Werkstoffübergang und optimalen Schweißergebnissen. CMT eignet sich damit ideal zum Schweißen von Stahlverbindungen mit CO₂ und anderen Schutzgasen. Und für das Fügen von Stahl mit Aluminium ist es quasi prädestiniert, weil das Grundmaterial Stahl bei diesen „Schweißlötungen“ nicht aufgeschmolzen, sondern nur benetzt wird. Das ist die Voraussetzung für den prozesssicheren Einsatz in der Automobilindustrie.

Verbindung genügt den Anforderungen bestens

Magna Steyr hat mithilfe des CMT-Schweißprozesses von Fronius sowie durch stete Optimierung des Schweißdrahtes im Laufe der Zeit eine Methode entwickelt, mit der die eigenschaftsmäßig sehr unterschiedlichen Metalle Stahl und Aluminium prozesssicher und effizient miteinander thermisch verbunden werden können.

Die genau definierte Einstellung der Schweißparameter ermöglicht es, die intermetallische Phase sicher unter 10 µm zu halten. Die mechanischen Eigenschaften der Verbindung entsprechen damit allen an sie gestellten Anforderungen aus der Automobilbranche. Im Vergleich zum bisher angewandten Verfahren bietet CMT auch noch den Vorteil, dass nicht mehr beidseitig, sondern nur noch einseitig geschweißt werden muss. Das senkt die Kosten und erleichtert die Arbeit. Zusätzliche und meist teurere Fügeprozesse, wie etwa das Stanznieten, können außerdem entfallen, wodurch sich die Wirtschaftlichkeit erhöht. MM

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