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Stützkörper sichern geschweißte Hohlraumarchitektur

Neue Wege beim Diffusionsschweißen von komplexen Hohlraumsystemen in massiven Bauteilen.

Sicheres Verschweißen von gekrümmten Bauteilen mit Hohlkörperstrukturen.

Um optimale Ergebnisse beim Diffusionsschweißen von metallischen Festkörpern zu erzielen, sind sehr hohe Temperaturen und Druckverhältnisse erforderlich. Für Bauteile aus Werkstoffen mit hohen Schmelztemperaturen wie hochwarmfester Stahl müssen dazu in geeigneten Pressen Drücke von mindestens 25 Megapascal bei Temperaturen über 1.000 Grad Celsius eingestellt werden. Enthalten die Bauteile Hohlräume, können diese sich aufgrund des enormen Drucks und der Hitze verformen.

Das Institut für Angewandte Materialien - Angewandte Werkstoffphysik (IAM-AWP) hat ein Verfahren zur verformungsfreien Herstellung von komplexen Hohlraumstrukturen in massiven Bauteilen entwickelt. Mit der neuen Methode lassen sich auch Bauteile mit gekrümmten und verwinkelten Kanalsystemen präzise und verformungsarm verschweißen.

Dafür werden werkstoffidentische Rohrleitungen nachgebildet und als Stützstrukturen passgenau in die Kavitäten gefügt. Anschließend versiegelt man die verschiedenen Bauteile mit der Elektronenstrahltechnik vakuumdicht. Im nächsten Schritt erfolgt das Diffusionsschweißen des selbstverkapselnden Bauteils in einer heißisostatischen Presse (HIP). Aufgrund der speziell integrierten Stützstrukturen können die Hohlräume nicht mehr nachgeben. Dies hat zur Folge, dass sich die Kavitäten trotz der hohen Druck- und Temperatureinwirkung nicht verformen.

Dank dieser Stützkörpertechnik lassen sich auch äußerst komplexe Hohlkörpergeometrien in großformatige Bauteile integrieren. Darüber hinaus bietet das neue Verfahren doppelte Sicherheit hinsichtlich der Dichtigkeit insbesondere verfahrenstechnischer Bauteile: Zum einen werden sämtliche Einlegeteile vor ihrer Implementierung separat Druck geprüft, zum anderen unterliegt das fertige Bauteil einer strengen Qualitätskontrolle. So erfüllt die Technologie die höchsten Anforderungen an die Sicherheit von Druckbehältern und Reaktoren.

Das Verfahren eignet sich beispielsweise für die Konstruktion von anspruchsvollen Kühlsystemen, die beim Reaktor- oder Turbinenbau eingesetzt werden.

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Ihr Ansprechpartner für dieses Angebot

Dagmar Vössing, Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Leitung Technologietransfer, Innovations- und Relationsmanagement (IRM)
Telefon: +49 721 608-25582

E-Mail: dagmar.voessing@kit.edu

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