Prozessanalyse der Schmelzbaddynamik beim Laserstrahlwärmeleitungsschweißen unter besonderer Berücksichtigung der Wirkung von Legierungselementen und Prozeßgasen

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Andreas Ostendorf
• Subject Area: Production Automation and Assembly Technology
• Term: from 2000 to 2007
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5262840

Ziel des Vorhabens ist es daher, weiterführende grundlegende Erkenntnisse zur Wirkungsweise und Interaktion von Legierungselementen und Prozessgasen hinsichtlich der Dynamik des Schmelzbades beim Laserstrahl-Wärmeleitungsschweißen von Stahlwerkstoffen bereitzustellen. Um aufbauend auf den bisherigen Arbeiten weiterführende Erkenntnisse zur Schmelzbaddynamik erlangen zu können, wird die bereits erprobte Hochgeschwindigkeitsröntgentechnologie verwendet. In diesem Zusammenhang sollen optimierte Formen von Markierungspartikeln und -volumen eingesetzt werden. Es werden unter Anwendung einer weiter optimierten Probenvorbereitungstechnik detaillierte Erkenntnisse bzgl. des Einflusses von Legierungselementen auf die Strömungsdynamik, Oberflächentemperaturverteilung und Viskosität erarbeitet. Hierzu werden zunächst die unterschiedlichen Technologien zur Erfassung relevanter Prozessemissionen in Form elektromagnetischer Wellen weiter qualifiziert, um u.a. die laterale und thermische Auflösung der einzusetzenden Messtechnik deutlich zu erhöhen. Anschließend werden technische Argonqualitäten und Gasgemische als Schutzgase eingesetzt, um deren Einfluss auf die Schmelzbaddynamik zu ermitteln. Hierbei werden neben Argon auch die Gase Helium, Kohlendioxid, Sauerstoff und Stickstoff eingesetzt. Hinsichtlich der einzusetzenden Legierungselemente sind sowohl metallische Zusätze wie Aluminium, Chrom oder Mangan von Interesse, als auch nichtmetallische wie Schwefel oder Kohlenstoff. Mit den Ergebnissen der geplanten Arbeiten werden gezielte Beeinflussungen von Schweißprozessen am Beispiel des Laserstrahl-Wärmeleitungsschweißens erreicht, indem eine definierte Nutzung der fluiddynamischen Wechselwirkungen von Schweißatmosphäre und Legierungselementen ermöglicht wird.

• DFG Programme: Research Grants
• Participating Person: Professor Dr.-Ing. Heinz Haferkamp (†)