Sichtnahtqualität beim Laserstrahltiefschweißen durch Erzeugung einer Schmelzbadkavität

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Peer Woizeschke
• Fachliche Zuordnung: Fügetechnik und Trenntechnik
• Förderung: Förderung seit 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 290705638

Im Kraftfahrzeugbau hat sich für die Erzeugung von Sichtnähten das Laserstrahllöten etabliert, da es gleichmäßig glatte bzw. schuppenfreie Nähte produziert. Obwohl das Laserstrahltiefschweißen im Vergleich zum Laserstrahllöten zwar deutlich energieeffizienter ist und höhere Verbindungsfestigkeiten ermöglicht, konnte es sich jedoch aufgrund der mit diesem Verfahren einhergehenden Schmelzbaddynamik und daraus resultierenden typischen Nahtschuppungen im Sichtbereich bisher nicht durchsetzen. Bei Untersuchungen am BIAS zum Laserstrahltiefschweißen mit quer zur Naht oszillierendem Laserstrahl und Drahtzuführung zur Erhöhung der Spaltüberbrückbarkeit wurde ein Phänomen beobachtet, dessen Auftreten mit erstarrten glatten Nahtoberflächen korreliert. Das beobachtete Phänomen ist eine parameterbedingte Ausbildung einer Kavität im Schmelzbad, die hinter dem Prozesslaserstrahl mitläuft. Ziel des Vorhabens ist daher, mittels einer Kavität im Schmelzbad laserstrahltiefgeschweißte Aluminiumnähte in hochwertiger Sichtnahtqualität mit erhöhter Prozesseffizienz zu erzeugen. Zur Zielerreichung werden zum einen die Vorgänge der Bildung, Stabilisierung und Schließung der Schmelzbadkavität sowie die Schwingungsdämpfung anhand von Laborversuchen und numerischen Experimenten mit CFD-Modellen (Computational Fluid Dynamics) untersucht. Zum anderen sollen die Skalierbarkeit des Kavität-Phänomens hinsichtlich der Blechdicke, der Einfluss nichtlinearer (realitätsnaher) Schweißbahnen auf die Stabilität und die Übertragbarkeit auf andere Legierungen geprüft und analysiert werden. Abschließend wird das Verfahren mit den konventionellen Laserstrahlfügeverfahren für Aluminiumlegierungen verglichen, um das Potential zu bewerten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen