Einfluss von Legierungselementen auf die Prozessdynamik während des Laserstrahltiefschweißens

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Frank Vollertsen
• Fachliche Zuordnung: Produktionsautomatisierung und Montagetechnik ; Metallurgische, thermische und thermomechanische Behandlung von Werkstoffen
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 331107213

Legierungselemente in Werkstoffen können die Materialeigenschaften des Grundmaterials beeinflussen. Beim Laserstrahltiefschweißen haben besonders die Oberflächenspannung und dessen temperaturabhängiger Gradient, der Dampfdruck und die Viskosität Einfluss auf das Strömungsverhalten des aufgeschmolzenen Materials und wirken zudem direkt auf die Dampfkapillare. Die Dynamik der Kapillare und die Prozessungänzen werden von Materialwerten und daher von Legierungselementen beeinflusst. Dieser Zusammenhang ist bisher nur unzureichend untersucht worden. Die Kenntnis darüber würde die gezielte Beeinflussung der Prozessdynamik und damit der resultierenden Prozessungänzen durch ein angepasstes Legierungsdesign ermöglichen. Ziel dieses Vorhabens ist es deshalb, den Einfluss der legierungselementabhängigen Materialeigenschaften auf die Spritzerbildung beim Laserstrahltiefschweißen von Aluminium zu verstehen. Die besondere Herausforderung bei der Klärung dieser Frage besteht darin, die Abhängigkeit der Spritzercharakteristika (Größe, Geschwindigkeit und Richtung) vom Entstehungsort sowie die Häufigkeitsverteilung der Entstehungsorte zu bestimmen. Eine gezielte Variation der Materialwerte soll mittels einer Zumengung von Legierungselementen bei einem vorgelagerten Tieflegieren erreicht werden, sodass eine homogene Vorverteilung der Zusatzelemente im Aluminiumgrundwerkstoff gezielt hergestellt werden kann. Diese vorlegierten Bereiche werden als Grundmaterial für darauffolgende Blindschweißungen verwendet. Dabei werden Spritzercharakteristika und deren Entstehungsorte während der Schweißung untersucht und bewertet.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen