Abstract No.:
6709

 Scheduled at:
Friday, September 18, 2020, Virtueller Raum 2 2:15 PM
Moderne Fügetechnik - Hochleistungsschweißverfahren


 Title:
Verfahren zum fehlerfreien Laserstrahl-Hybridschweißen von geschlossenen Rundnähten

 Authors:
Sergej Gook* / Fraunhofer IPK, Deutschland
Ömer Üstündag / BAM Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung, Deutschland
Andrey Gumenyuk/ BAM Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung, Deutschland
Michael Rethmeier/ BAM Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung, Deutschland

 Abstract:

Diese Arbeit zeigt die Ergebnisse des Forschungsvorhabens IGF-Vorhaben Nr.: 19.565 N / DVS-Nr.: 06.104 der Forschungsvereinigung Schweißen und verwandte Verfahren e.V. des DVS, in dem ein Verfahren zum fehlerfreien Laserstrahl-Hybridschweißen von geschlossenen Rundschweißnähten entwickelt wurde. Das Verfahren zielt auf die Vermeidung von Schweißimperfektionen im Überlappbereich einer laserstrahlhybridgeschweißten Rundnaht. Die Strategie der Prozessführung beim Schließen der Rundnaht sieht hervor, dass ein fehlerfreier Überlappbereich durch die Kontrolle der Erstarrungsbedingungen am Schweißnahtende erreicht wird. Die kontrollierte Wärmeführung wird durch eine Anpassung der Parameter von beiden beteiligten Schweißprozessen, dem Laserstrahl- sowie MSG-Schweißprozess realisiert. Experimentelle Untersuchungen wurden an 10 mm bis 15 mm dicken Rohrabschnitten durchgeführt. Der Einfluss von Prozessparametern wie der Laserleistungsrampe und Rampenzeit, der Veränderung des Abbildungsmaßstabes und der Defokussierung des Laserstrahls auf die Erstarrungsbedingungen am Ende der Rundnaht wurde untersucht, um eine optimale Strategie zum Herausführen der Prozessenergie zu finden. Durch die Entwicklung eines numerischen Simulationsmodels für den zeitabhängigen Laser- und Lichtbogenleistungsverlauf wurde gezeigt und experimentell bestätigt, dass die Länge des Auslaufbereiches einen wesentlichen Einfluss auf die Risslänge im Überlappbereich hat. Im Rahmen der experimentellen Untersuchungen konnte gezeigt werden, dass eine hohe Defokussierung des Laserstrahls von über 40 mm über einen kurzen Auslaufbereich der Naht von ca. 15 mm zu einer deutlich besseren Nahtausbildung im Überlappbereich führte. Es konnte eine günstige kelchförmige Schweißnahtform ohne eine Tendenz zur Rissbildung erzielt werden. Um die Defokussierung des Laserstrahls während des Laserstrahl-MSG-Hybridschweißens zu ermöglichen, wurde ein Demonstrator des Laserhybrid-Schweißkopfes mit verschiebbarem Fokuspunkt konzipiert und getestet. Die MZ-Kollimation mit motorisch angesteuertem Linsensystem ermöglichte dabei eine Vergrößerung des Laserstrahldurchmessers ohne eine Veränderung der Position des MSG-Lichtbogens relativ zur Bauteiloberfläche.



<= go back