Schweißen Nahteigenschaften beim Laserschweißen verbessern

Im Rahmen eines neuen Projekts werden Fertigungsstrategien und Parameter entwickelt, um mit gepulsten Lasersystemen Schweißnähte zu erzeugen, die den mit Dauerstrichlasern erzeugten Schweißnähten entsprechen.

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Micro-Epsilon Messtechnik GmbH & Co. KG

Novotechnik Messwertaufnehmer OHG

WITTENSTEIN SE

Für metallische Werkstoffe ist ein steigender Einsatz des Laserstrahlschweißens zu verzeichnen, da eine hohe Nahtqualität in Verbindung mit geringer Wärmebelastung der Bauteile realisiert werden kann. Nicht nur im Karosseriebau findet der Laser Einsatz, sondern auch Sensorgehäuse und andere hermetisch dichte Klein- und Druckbehälter werden mit Lasern im Dauerstrichbetrieb gefügt. Diese erfordern allerdings Investitionen von mindestens 150 bis 200 T€.

Schweißnähte mit gepulsten Lasern sollen denen mit Dauerstrichlasern entsprechen

Dagegen sind gepulste Nd:YAG-Lasersysteme mit einer mittleren Leistung von 100 bis 250 W für 40 bis 80 T€ am Markt verfügbar und besonders in kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) weit verbreitet. Allerdings unterscheiden sich die mit gepulsten Lasern geschweißten Nähte von cw-Laserschweißnähten bezüglich der Nahtgeometrie sowie den mechanischen Eigenschaften.

Daher werden im Rahmen eines neuen von der AiF geförderten Projekts unter der Leitung des Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) geeignete Fertigungsstrategien und Parameter entwickelt und bereitgestellt, um mit gepulsten Lasersystemen Schweißnähte zu erzeugen, die den mit Dauerstrichlasern erzeugten Schweißnähten entsprechen. Durch gezielte Variation der Parameter werden vergleichbare Eigenschaften hinsichtlich Nahtgeometrie und Nahtfestigkeit eingestellt. Dafür werden vor allem Pulsform, Pulsenergie, Pulsüberlappung, Schweißgeschwindigkeit, Strahlintensität und Art der Vorschubbewegung untersucht.

Schweißverfahren für Schweißtiefen bis 2 mm geeignet

Nach der Fertigung von Referenzproben mit Dauerstrichlasern erfolgt die Entwicklung einer Prozessstrategie für Schweißversuche mit den gepulsten Lasern. Bei den auf diese Weise erzeugten Proben werden unter anderem die Nahtform und das Gefüge der Schweißnähte metallographisch untersucht sowie die mechanischen Eigenschaften durch Zug- und Dauerschwingversuche ermittelt.

Das im Rahmen dieses Projekts entwickelte Schweißverfahren besitzt ein großes Nutzungspotential für alle Unternehmen, die Laserschweißprozesse mit Schweißtiefen bis 2 mm einsetzen. Besonders Hersteller von Sensoren, Elektrobauteilen und Behältern können von den Ergebnissen profitieren.

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