Source: Deutsche Nachrichten
Im Rahmen eines Forschungs- und Entwicklungsprogramms des Swiss Plasma Center (EPFL-SPC), Mitglied des EUROfusion-Konsortiums, werden Supraleiter für die Magnete des künftigen Tokamak-Fusionsreaktors DEMO entwickelt. Montanstahl hat dafür die technische und industrielle Machbarkeit des Längs-Laserschweißens an Edelstahlprofilen von 100 Metern Länge nachgewiesen.
Ziel: ein Profil von einem Kilometer
Das Profil besteht aus zwei U-förmigen Schalen aus Edelstahl 1.4404 (316L), die gleichzeitig von beiden Seiten miteinander verschweißt werden. Langfristiges Ziel ist ein durchgehendes Profil von rund einem Kilometer Länge. Zur Validierung des Verfahrens verschweißte Montanstahl drei Profile mit je 100 Metern Länge. Im Mittelpunkt standen die strukturelle Integrität der Schweißverbindung und die Reproduzierbarkeit des Prozesses.
Präzise warmgewalzte Schalen
Beide Schalen wurden durch Präzisionswarmwalzen hergestellt. Das Verfahren erreichte die für das Laserschweißen erforderliche Geometrie und Maßgenauigkeit direkt, ein zusätzlicher Kaltziehschritt war nicht notwendig. Der geschweißte Querschnitt misst 63 x 28,8 mm bei einer Wandstärke von 5 mm. Höhe und Wandstärke liegen innerhalb von ±0,3 mm.
Ausrichtung und Nahtprüfung über die gesamte Länge
Handhabung und Transport der 100 Meter langen Stäbe erforderten ein kontrolliertes und sicheres Vorgehen. Speziell angefertigte Führungen hielten die beiden Schalen vor dem Schweißen über die gesamte Länge exakt in Position. Beide Nähte wurden gleichzeitig und mit voller Durchschweißung ausgeführt. Eine Inline-Ultraschallprüfung überwachte die Schweißnaht kontinuierlich und sicherte so gleichbleibende Qualität und Reproduzierbarkeit.
Bei einem Projekt dieser Art stellt die Länge die eigentliche Herausforderung dar. Eine kleine Abweichung, die bei einer Standardstange fast unbemerkt bleiben würde, summiert sich über 100 Meter. Das Walzen, Ausrichten und Schweißen mussten daher von Anfang bis Ende als kontrollierter Prozess ablaufen. Die Tatsache, dass die Schweißnaht bei allen Profilen die gleiche Qualität aufweist, macht dieses Ergebnis für zukünftige Anwendungen in der Gusstechnik so wertvoll.
Das Projekt hat gezeigt, dass sich Edelstahlprofile dieser Länge zuverlässig laserschweißen lassen, und schafft eine Grundlage für künftige industrielle Anwendungen in der Fusionstechnik.
Mehr zu den Fertigungsverfahren
Warmwalzen: https://www.montanstahl.com/de/prozesse/fertigungsverfahren/warmwalzen/
Laserschweißen: https://www.montanstahl.com/de/prozesse/fertigungsverfahren/laserschweissen/
Case Study (PDF): https://www.montanstahl.com/downloads/case-studies/78_100_meters_bar_for_fusion_magnets.pdf