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Tuesday, September 18, 2018, Theodor-Kober-Saal 12:30 PM Fahrzeugbau I |
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Laserstrahlschweißen von Mischverbindungen aus Aluminium und verzinkten hochfesten Stahlblechen |
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Henning Gleich / inpro
Innovationsgesellschaft für fortgeschrittene Produktionssysteme in der Fahrzeugindustrie mbH
, GERMANY Rabea Knuth* / inpro, Deutschland Thomas Kempen/ inpro, Deutschland |
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Aufgrund moderner Leichtbaukonzepte in der Automobilindustrie hat das Fügen von Stahl und Aluminium in den letzten Jahren zunehmend an Bedeutung gewonnen. Stahl und Aluminium sind eine ideale Kombination im Leichtbau. Wo Festigkeit gefragt ist, wird Stahl verwendet. Wo in der Fläche Gewicht gespart werden soll, übernimmt Aluminium die Funktion. Besonders im Automobilbau lassen sich so leichte und trotzdem sichere Karosserien fertigen. Beim Schweißen von Aluminium und Stahl gibt es allerdings einen wesentlichen Schlüsselfaktor. Beide Werkstoffe bilden beim thermischen Fügen jedoch eine spröde intermetallische Phase, Rissbildung und Bauteilversagen sind die Folge. Die Größe der spröden intermetallischen Phase hängt direkt von der eingebrachten Wärme ab. Je stärker der Wärmeeintrag, desto größer auch die intermetallische Phase. An diesem Punkt stoßen viele ansonsten bewährte thermische Fügeprozesse an ihre Grenzen, so dass bei der Verbindung von Stahl und Aluminium bisher primär mechanische Fügeverfahren oder die Verwendung von Hilfsfügeelementen (Widerstandselementschweißen WES) mit den entsprechenden Nachteilen zum Einsatz kommen. Gemeinsam mit Partnern wurde von inpro eine spezielle Laser-Schweißtechnik für das Schweißen von I-Nähten an Überlappverbindungen von Stahl- und Aluminiumblechen mit für automobile Anwendungen üblichen Blechdicken entwickelt, optimiert und patentiert. Im Laserschweißprozess kann durch periodische Modulation der Energiedichte, bei konstanter Laserleistungsdichte, die Bildung spröder intermetallischer Phasen minimiert werden. Bei dem entwickelten Verfahren kommt kein Zusatzwerkstoff zum Einsatz. Die hohe erreichbare Prozessgeschwindigkeit und Flexibilität des Laserverfahrens qualifiziert das Verfahren für einen automatisierten Einsatz in der Serienfertigung. |