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Schweisstechnik Schweissen von Premium-Karosserien aus Aluminium

| Autor / Redakteur: Dipl.-Ing. Gerd Trommer, D-Gernsheim / Luca Meister

>> Erstmals präsentiert Daimler ein Automobil, bei dem sowohl Chassis als auch Karosserie aus Aluminium gefertigt sind. Die Konstruktion vereint intelligenten Leichtbau mit sehr hoher Festigkeit. Zu den Herausforderungen zählt das technisch wie wirtschaftlich überzeugende Fügen. Eine Grundlage zum Lösen der anspruchsvollen Aufgabe bildet die weltweit zum ersten Mal realisierte Serienproduktion mit einer manuell bedienbaren Version des CMT-(Cold Metal Transfer)Verfahrens von Fronius.

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Differierende Spaltmasse an unterschiedlich dicken Blech- und Gussteilen sind mit dem handgeführten Brenner per «CMT Pulse» sicher und effizient überbrückt. (Bild: Gerd Trommer)
Differierende Spaltmasse an unterschiedlich dicken Blech- und Gussteilen sind mit dem handgeführten Brenner per «CMT Pulse» sicher und effizient überbrückt. (Bild: Gerd Trommer)

Der völlig neu entwickelte Rohbau des Mercedes-Benz SLS AMG, der von Magna Steyr in Graz gebaut wird, besteht aus einer nur 241 Kilogramm leichten, selbsttragenden Aluminiumkarosserie. Die Gussteile der Karosserie betragen lediglich 20 Prozent; Stahl trägt mit weniger als 5 Prozent nur an speziellen Stellen zur Festigkeit bei. Mehrheitlich besteht die Konstruktion aus Blechen und Profilen. Die 359 Aluminiumbauteile zum Rohbau stellen schweisstechnisch eine besondere Herausforderung dar. Spezielle Anforderungen gelten sowohl für die Kompetenz der Schweisser als auch für die Schweissverfahren und die Umgebungsbedingungen: Dem obersten Gebot der Sauberkeit stehen die im Rohbau üblichen Gegebenheiten wie Schleifstaub und als Korrosionsschutz Beölungen der Metalle entgegen. Weil Aluminium im flüssigen Aggregatzustand viel Wasserstoff löst, soll die Umgebung in der Halle möglichst trocken sein. Wasserstoff verursacht Poren und Gefügefehler und soll möglichst weitgehend aus der Schmelze diffundieren. Das unterstützt die Wannen(PA)- oder Horizontal(PB)-Position beim Schweissen am besten.

Aluminium unterscheidet sich im Wärmeausdehnungsverhalten deutlich von Stahl: Während Stahl sich beim Erwärmen lediglich verzieht, schrumpft Aluminium beim anschliessenden Abkühlen erheblich. Kann sich das Bauteil nicht ausdehnen und anschliessend wieder schrumpfen, entstehen Risse. Dabei spielt auch die Abkühlgeschwindigkeit eine Rolle. Entsprechend müssen die Spannvorrichtungen ausgelegt sein.

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Spezifische Anforderungen und Ausschlusskriterien

Wesentliche Kriterien wie Festigkeit und dauerhafte Haltbarkeit der Schweissnähte sind objektiv zu definieren und zu erfüllen. Korrektes Durchschweissen und ein limitierter Porenanteil (Wasserstoffeinfluss) zählen zu den Beurteilungsmassstäben. Die Porenfreiheit, die u.a. die optische Qualität beeinflusst, hat bei einem Premiumklassefahrzeug hohe Priorität. Um nach dem Finish die gewünschte Haptik zu erfüllen, müssen die Nähte im Sichtbereich Materialüberhöhungen aufweisen – ohne Nachschweissungen. Spachteln ist für diese Fahrzeugkategorie tabu.

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