IGF-Nr.: 20.707N / Höchste Qualität und Effizienz beim Laserschweißen von Aluminium- und Kupferlegierungen bei Skalierung zu sehr schnellen Vorschüben und hoher mittlerer Leistung

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Ziel des Projektes ist das Erzeugen von Laserstrahl-Schweißnähten höchster Qualität beim Schweißen von üblicherweise schwer schweißbaren Aluminiumlegierungen der 5000er und 6000er Werkstoffgruppe, Aluminiumdruckgussteilen, sowie Kupferlegierungen. Dies soll erreicht werden durch Schweißen mit sehr hohen Vorschüben (?50 m/min), hohen mittleren Laserleistungen (mind. 16 kW) und großen Strahldurchmessern (mind. 630 μm). Die mit dieser Prozessstrategie erzeugten Nähte sollen eine konstante Einschweißtiefe aufweisen, frei
von Poren und trotz der hohen Vorschübe frei von Humping sein. Von besonderem Interesse für KMUs ist die Einfachheit der Prozessführung. Die angestrebte Robustheit des Prozesses und die resultierende Nahtqualität machen zusätzliche Diagnostik- oder Regelsysteme obsolet. Angesichts der Trends der Strahlquellenentwicklung kann in Zukunft mit Verfügbarkeit hoher Leistungen bei geringen Preisen gerechnet werden, sodass die für die Umsetzung der Prozessstrategie notwendige Laserleistung auch für KMUs erschwinglich sein wird.
Ferner soll gezeigt werden, dass hohe Vorschübe in physikalischer als auch in wirtschaftlicher Hinsicht zu besonders effizienten Schweißprozessen führen.

Die Effizienz der Prozessstrategie ist durch die
•    thermische Effizienz
•    die kurzen Prozesszeiten
•    die geringe Prozesskomplexität bei hoher Nahtqualität

gegeben.
Untersuchungen am IFSW zum Schweißen von Aluminium bei Vorschüben >30 m/min und 16 kW Laserleistung zeigten bereits signifikante Änderungen der Kapillargeometrie und deren Stabilisierung. Die Stabilität der Kapillare manifestiert sich in Längsschliffen, welche Nähte ohne Poren und mit sehr konstanter Einschweißtiefe zeigen.
Humping konnte durch eine Vergrößerung des Strahldurchmessers vermieden werden. Dies erhöht zusätzlich den Anbindequerschnitt.
Die Grenzen und Optima dieser Prozessstrategie sollen mit aktuellen Strahlquellen definiert, und ein Ausblick auf die Potentiale zukünftiger Strahlquellen gegeben werden.

ISBN

978-3-96870-520-0

Reihe

DVS Forschungsvereinigung,

Band

Band: 520

Erscheinungsdatum

September 2021

Bindung

E-Book im PDF Format

Seiten

60

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