|
5551 |
|
Thursday, September 28, 2017, Saal R 4:30 PM Moderne Schweißverfahren - Laserstrahlschweißen |
|
Laserstrahlschweißen von Kupferblechen (> 3mm) im Vakuum |
|
Niklas Holtum / RWTH Aachen University - Institut für Schweißtechnik und Fügetechnik, Deutschland Uwe Reisgen / RWTH Aachen University ISF - Institut für Schweißtechnik und Fügetechnik, Deutschland Simon Olschok*/ RWTH Aachen University ISF - Institut für Schweißtechnik und Fügetechnik, Deutschland Stefan Jakobs/ RWTH Aachen University ISF - Institut für Schweißtechnik und Fügetechnik, Deutschland |
|
Kupfer ist einer der wichtigsten Werkstoffe der heutigen Zeit. Die angestrebte Energiewende oder die Elektrifizierung des Automobils sind ohne den massiven Einsatz von Kupfer undenkbar und auch im Anlagen- oder Apparatebau findet Kupfer Anwendung. Die eingesetzten Werkstoffdicken liegen in einem weiten Bereich von dünnsten Folien bis zu Dickblech. Aus dieser Vielzahl von Einsatzgebieten ergeben sich in direkter Folge zahlreiche Anwendungen für das Fügen von Kupfer mittels Schweißen. Dies ist jedoch aufgrund der spezifischen Eigenschaften, wie der hohen Wärmeleitfähigkeit, mit einem erheblichen Aufwand verbunden. Die Strahlschweißverfahren Laser- und Elektronenstrahlschweißen eignen sich aufgrund der hohen erreichbaren Energiedichte besonders, um der hohen Wärmeleitfähigkeit entgegen zu wirken. Das Elektronenstrahlschweißen weist gegenüber dem Laserstrahlschweißen verfahrensbedingte Nachteile (Hochvakuum nötig, Erzeugung von Röntgenstrahlung) auf und hat mit Akzeptanzproblemen und hohen Markteintrittsbarrieren zu kämpfen. Das Laserstrahlschweißen hingegen ist weit verbreitet und es besteht eine große industrielle Nachfrage nach dem Fügen von Kupfer mit dem Laserstrahl. Im industriellen Einsatz können bisher jedoch nur vergleichsweise geringe Einschweißtiefen erreicht werden, da eine ausreichende Prozesssicherheit (Vermeidung von eruptionsartigen Auswürfen von Schweißgut) nur bei hohen Schweißgeschwindigkeiten sichergestellt werden kann. Es besteht folglich Bedarf an der Weiterentwicklung des Laserstrahlschweißens zum prozesssicheren Schweißen von Kupfer bei Blechdicken im Bereich 3 bis 10 mm. Eine solche Weiterentwicklung stellt das Laserstrahlschweißen unter reduziertem Arbeitsdruck (LaVa) dar, welches derzeit am ISF im Rahmen eines öffentlich geförderten Forschungsvorhabens (IGF 18707 N) untersucht wird. Es konnte nachgewiesen werden, dass durch Reduktion des Arbeitsdrucks eine Prozessstabilisierung bei niedrigen Geschwindigkeiten erzielt werden kann. Selbst bei Geschwindigkeiten von 0,5 m/min kann ein prozesssicheres Fügen von Kupfer sichergestellt werden. Mit nur 8 kW Laserleistung eines Multimode-Lasers werden über 8 mm Einschweißtiefe ohne Schweißgutauswürfe erreicht. Im Vortrag und der Veröffentlichung werden die bisher erzielten Ergebnisse dieses Forschungsvorhabens präsentiert und ein Ausblick auf die zukünftigen Arbeiten gegeben. |