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| Abstract No.: |
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Scheduled at:
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Tuesday, September 15, 2020, Virtueller Raum 2 2:15 PM
Moderne Fügetechnik - Löten
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Laserstrahllöten mit oszillierendem Kaltdraht zum Steigern der Nahtqualität
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| Authors: |
Peer Woizeschke / Technische Universität Dortmund / TU Dortmund University, Deutschland
Thorsten Mattulat* / BIAS - Bremer Institut für angewandte Strahltechnik GmbH, Deutschland
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| Abstract: |
Dieses IGF-Forschungsprojekt adressiert das Laserstrahlhartlöten als Verfahren, welches zur Erzeugung von Sichtnähten mit höchster optischer Qualität verwendet werden kann. Aktuell wird diese Eigenschaft besonders im PKW-Karosseriebau gefordert, um für den Kunden sichtbare Verbindungsnähte auf verzinkten Stahlblechen auszuführen. Aufgrund von wirtschaftlichen Gesichtspunkten wird hier die Verwendung von schmelztauchverzinkten Blechen angestrebt, welche aktuell bei herkömmlicher Prozessführung nicht den Anforderungen entsprechen und die Nutzung von beispielsweise angepassten Laser-Intensitätsprofilen erfordern. Der in diesem Projekt verfolgte Ansatz zielt auf eine mechanische Beeinflussung des Schmelzbades und des Benetzungsprozesses beim Laserstrahllöten über eine dem Drahtvorschub überlagerte Oszillation des Zusatzwerkstoffes ab. Hierdurch sollen die optischen Qualitätsmerkmale der Lötnaht gezielt gesteigert werden. Von der angestrebten Lösung profitieren vorrangig Systemtechnikhersteller wie Hersteller von Drahtvorschubeinheiten und Bearbeitungsoptiken, welche häufig KMU sind und auf das Laserstrahllöten abgestimmte Produkte entwickeln und vertreiben können. Innerhalb des Projektes wurde ein Versuchsaufbau realisiert, der eine mehrdimensionale Drahtoszillation ermöglicht. Eine transversale Oszillation quer zur Vorschubrichtung wurde hierbei über eine Oszillation der Drahtdüse durch einen elektrodynamischen Schwingungserreger umgesetzt. Eine longitudinale Drahtoszillation konnte über eine Oszillation der Vorschubrolle der Drahtvorschubeinheit realisiert werden. Hier ist die Oszillationsamplitude jedoch durch die Abschmelzleistung des Laserstrahls begrenzt, sodass bereits bei geringer Amplitude ein Aufstechen des Drahtes auf dem Grundmaterial resultiert, wodurch wiederum eine elastische Verformung des Drahtes und somit eine transversale Oszillation in Prozessrichtung hervorgerufen wird. Mit einer geeigneten Oszillation konnte der beim Laserlöten diskontinuierlich fortschreitende Benetzungsprozess beeinflusst werden. Durch eine frequenzabhängige Parametrierung der Oszillationsamplitude kann die Benetzungsfrequenz mit der Drahtfrequenz synchronisiert werden. Es wurden wiederkehrende Einschnürungen der Benetzungsfronten als Ursache für Spritzer und wellige Nahtkanten erkannt. Diese Einschnürungen konnten über eine Frequenzsynchronisierung eliminiert werden, sodass über den oszillierenden Kaltdraht eine signifikante Erhöhung der Nahtkantenqualität erreicht wurde.
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