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Thursday, September 17, 2015, Saal Shanghai 9:30 AM Laserstrahlschweißen |
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Einfluss von Oberflächenschichten auf die Schmelzeffizienz beim Laserstrahlschweißen von Mischverbindungen aus Kupferlegierungen |
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Vincent Mann* / Bayerisches Laserzentrum GmbH, Deutschland Konstantin Hofmann / Bayerisches Laserzentrum GmbH, Deutschland Florian Hugger/ Bayerisches Laserzentrum GmbH, Deutschland Stephan Roth/ Bayerisches Laserzentrum GmbH & Erlangen Graduate School in Advanced Optical Technologies (SAOT), Deutschland Michael Schmidt/ Bayerisches Laserzentrum GmbH, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Lehrstuhl für photonische Technologien & Erlangen Graduate School in Advanced Optical Technologies (SAOT), Deutschland |
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Im Rahmen der zunehmenden Elektrifizierung in der Automobil- und Nutzfahrzeugindustrie steigt der Anteil an Kupfer in Fahrzeugen an. Mittels Laserstrahlschweißen können die Kupferkomponenten mit geringem Wärmeeintrag bei kurzen Taktzeiten stoffschlüssig gefügt werden. Die so erzeugten Verbindungen weisen neben guten mechanischen Eigenschaften zusätzlich eine hohe thermische Beständigkeit auf. Derzeit wird beim Laserstrahlschweißen von Kupferlegierungen jedoch aufgrund der hohen Wärmeleitfähigkeit sowie der geringen Absorption für die industriell verwendete infrarote Laserstrahlung nur eine geringe Schmelzeffizienz erreicht. Diese berechnet sich aus dem zum Aufschmelzen des Werkstoffes genutzten Anteil der Gesamtenergie und gilt als Maß der im Prozess erzielten Energieeffizienz. Eine Möglichkeit, die Absorption und somit den Anteil ins Bauteil eingekoppelter Energie und folglich die Energieeffizienz des gesamten Prozesses zu steigern, stellt die Verwendung beschichteter Bauteile dar. Bisher sind jedoch keine quantitativen Werte für die Veränderung der Energieeffizienz beim Laserstrahlschweißen be-schichteter Kupferwerkstoffe bekannt. Daher wird im Rahmen der vorliegenden Un-tersuchungen die Energieeffizienz für das Laserstrahlschweißen beschichteter Kupferlegierungen ermittelt und mit unbeschichteten Proben verglichen. Zu diesem Zweck werden verschiedene Grund- und Beschichtungswerkstoffe in unterschiedli-chen Stoßarten verschweißt und im Anschluss die Querschliffe metallografisch un-tersucht. Durch die so ermittelten Schweißnahtquerschnitte kann die erreichte Schmelzeffizienz berechnet werden. Beispielsweise lässt sich die Schmelzeffizienz durch eine Zinnbeschichtung im Stumpfstoß um mehr als das zehnfache steigern. Die Ergebnisse können somit einen Betrag zur Reduzierung des Energiebedarfs beispielsweise in der Serienfertigung leisten. |