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Die Erstellung einer Aluminium-Kupfer Mischverbindung gilt als sehr schwer herstellbar in allen Schweißverfahren. Dies liegt zum einen an der unvermeidbaren Bildung von intermetallischen Phasen, die die mechanisch technologischen Eigenschaften der Schweißverbindungen reduzieren, zum anderen an den sehr unterschiedlichen Schmelzpunkten von reinem Aluminium und Kupfer. Des Weiteren sorgen Temperatur und Stromdurchfluss in realen Anwendungen für Diffusionsprozesse, die ein Wachsen der intermetallischen Phasen verursachen. Folglich kann es zu einer späteren Beeinträchtigung der Schweißnaht führen.
Durch das Laserstrahlschweißen im Vakuum mit einem Singlemode Faserlaser ist eine präzise zeitlich und lokale Energieeinbringung gesichert, wodurch ein kontrollierter Aufschmelzgrad von Kupfer und eine homogene Durchmischung beider Materialien erreichbar ist. Ziel ist es, durch die einzelnen Parameter, wie Leistung, Schweißgeschwindigkeit, Umgebungsdruck Strahloszillation und Strahlposition die intermetallischen Phasen zu reduzieren. Dabei werden gezielt einzelne Parameter variiert und dessen Einfluss auf das Schweißgut und der Phasenbildung untersucht.
Es lassen sich solide Mischverbindungen zwischen Aluminium und Kupfer mittels Laserstrahlschweißen im Vakuum erzeugen, die die Festigkeit des Grundwerkstoffs Aluminium erreichen. Der Strahlversatz und die Streckenenergie beeinflussen die intermetallischen Phasenbildung im Wesentlichen, wohingegen die Intensität, der Umgebungsdruck und die Oszillationsfrequenz hauptsächlich die Nahtgeometrie beeinflussen. Die Bildung einer weiteren intermetallischen Phase ?2 steigert die Zugfestigkeit der Proben auf 99,2 MPa. Nahteinfall, Poren und Risse, die aus zu starker Energieeinbringung oder zu hohem Kupfergehalt resultieren, reduzieren hingegen die Zugfestigkeit. Ein Diffusionsprozess in der Mischverbindung bei hohen Stromdichten innerhalb kurzer Zeit, kann nicht festgestellt werden. Zudem wird gezeigt, dass die aktuell verwendete 4-Punkt-Messmethode zur elektrischen Widerstandsmessung kein Rückschluss auf die IMP zulässt. Eine vielversprechendere Methode, welches im Zuge dieser Arbeit zum ersten Mal erfolgreich an Laserstrahl im Vakuum Schweißungen erprobt wurde, ist das Detektieren der charakteristischen Kupferwellenlänge von 521,8 nm mittels Spektrometer, welche einen Rückschluss auf den Kupfergehalt in der Schweißnaht zulässt.
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