Abstract No.:
5864

 Scheduled at:
Tuesday, September 18, 2018, Ludwig-Dürr-Saal 10:00 AM
Moderne Schweißverfahren - Laserstrahlschweißen


 Title:
Optimieren prozessangepasster Schutzgasdüsen

 Authors:
Stefan Ulrich* / ifw - Günter-Köhler-Institut für Fügetechnik und Werkstoffprüfung GmbH , Deutschland
Stefan Lorenz / Günter-Köhler-Institut für Fügetechnik und Werkstoffprüfung GmbH, Deutschland
Simon Jahn/ Günter-Köhler-Institut für Fügetechnik und Werkstoffprüfung GmbH, Deutschland

 Abstract:
Aktuell stellen Schweißgasführungskonzepte im Bereich der Lasermaterialbearbeitung häufig einen Kompromiss dar, um in Abhängigkeit von der Schweißnaht und der Bauteilgeometrie ein möglichst großes Spektrum an Schweißaufgaben abzudecken. Dieser Kompromiss führt aber in der Praxis dazu, dass bei zahlreichen schweißtechnischen Anwendungen und Bauteilen unzulänglichkeiten bei der Schutzgasabdeckung auftreten können, die fehlerhafte Schweißnähte zur Folge haben. Zudem ist heutzutage die Entwicklung von Schweißdüsen häufig experimentell dominiert. Das heißt der Entwickler greift auf Erfahrungswerte und standardisierte Düsenkonzepte zurück.
An dieser Stelle setzten die Untersuchungen an, um einen qualitativ hochwertigen Schweißprozess zu realisieren. Es beinhaltet insbesondere die Weiterentwicklung und Bewertung von Schweißdüsen für die Lasermaterialbearbeitung, um eine angepasste Zuführung von Prozess- und Schutzgas an der Wirkstelle zu realisieren. Der Schwerpunkt liegt dabei auf angepassten Schweißgasdüsen, welche mittels additiver Fertigungstechnologien individuell hergestellt wurden. Dieses innovativen Verfahren bergen auf Grund des Gestaltungsspielraums ein hohes Potenzial bei der Herstellung von Schweißdüsen, welche zum Fügen von schutzgassensiblen und gasaufnahmeempfindlichen Werkstoffen eingesetzt werden kann. Durch den schichtweisen Aufbau, sowie der Ausgangsform des Werkstoffs entstehen wellige bzw. raue Oberflächen. Unter Beachtung der fertigungsspezifischen Anforderungen des Laserstrahlschmelzens, wurden die Möglichkeiten der konstruktiven Vielfallt untersucht, um angepasste Strömungsprofile zu generieren. Abgesehen von den Vorteilen wiesen hinsichtlich der geometrischen Gestaltung Oberflächen von laserstahlgeschmolzenen Bauteilen eine verfahrensbedingte höhere Rauheit und Welligkeit gegenüber konventionellen Verfahren auf. Aus diesem Grund werden die gasführenden Innenkonturen im Bereich des Gasaustritts einer Oberflächenbehandlung in Form von subtraktiven und additiven Verfahren unterzogen. Zur Evaluierung der Strömung sind parallel zu experimentellen Untersuchungen im Vorhaben verschiedene analytische Methoden (bspw. Messung des Restsauerstoffgehalts) eingesetzt worden.
Durch die Kombination aus additiver Fertigung und Oberflächenbehandlung der Innenkonturen konnte das Ausströmungsverhalten weiter optimiert werden. Dies schlug sich sowohl im Schweißprozess als auch in der Visualisierung der Strömung nieder.


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