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Monday, September 16, 2019, Saal 3 11:30 AM Fahrzeugbau I |
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Erweitern der Prozessgrenzen beim Laserstrahlschweißen von Aluminium durch Einsatz intelligenter Strahlformung |
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Christoph Wendt* / Scansonic IPT GmbH, Deutschland Florian Albert / Scansonic MI GmbH, Deutschland |
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Im Karosseriebau ist ein stetiger Anstieg des Anteils an Aluminiumwerkstoffen zu verzeichnen. Insbesondere im Außenhautbereich oder bei Türen und Klappen ist hierbei Aluminium der 6xxx-er Serie oft Werkstoff der Wahl. Ein weiterer Trend ist die Reduktion der Blechdicke. Sind heute noch Aluminiumbleche mit t > 1,2 mm im Einsatz, wird derzeit bereits an Lösungen mit t < 0,9 mm gearbeitet. Die Kombination aus heißrissempfindlicher Legierung und geringer Blechdicke führt in Folge zu neuen Herausforderungen an den Fügeprozess. Beim klassischen, monofokalen Laserstrahlschweißen ist mit Heißrissen oder bei entsprechend klein eingestellten Fokusdurchmessern mit rauen Schweißnahtraupen zu rechnen. Dies betrifft sowohl Schweißnähte im Struktur- als auch im Sichtbereich. Durch Einsatz intelligenter Strahlformung gelingt es jedoch, die dargestellten Herausforderungen hinsichtlich Vermeidung von Heißrissen bei gleichzeitig guter Nahtanmutung zu lösen. Im Beitrag wird auf zwei verschiedene Ansätze näher eingegangen. Am Beispiel des Remoteschweißens an Strukturnähten, also dem Laserfügen ohne Zusatzwerkstoff, wird die Senkung der Heißrissneigung durch Einsatz einer Spot-in-Spot-Strahlformung präsentiert und anhand von Schweißergebnissen in Form von Hochgeschwindigkeitsaufnahmen sowie Mikroschliffen diskutiert. Zwei Spots mit unterschiedlicher Intensität werden hierbei innerhalb des Lasers und eines speziellen Lichtleitkabels erzeugt und geformt sowie im Brennpunkt der Bearbeitungsoptik abgebildet. Beim Laserstrahlschweißprozess mit Zusatzwerkstoff wird eine Lösung zur Strahlformung innerhalb der Bearbeitungsoptik durch Einsatz optischer Elemente vorgestellt und diskutiert. Schwerpunkt bei diesem Verfahren liegt in der Erzeugung von Laserschweißnähten im Außenhautbereich in Sichtnahtqualität, die aber dennoch die notwendige Festigkeit durch eine hohe Anbindung im Nahtquerschnitt bieten. Erreicht wird dies durch einen Tiefschweißprozess mit einem kleinen Laserspot und einer nachlaufenden in-process-Nahtglättung mit Hilfe einer Lichtlinie. Auch in diesem Fall werden die zu beobachtenden Effekte anhand von Hochgeschwindigkeitskameraaufnahmen erklärt und die sich einstellenden Nahtquerschnitte an Mikroschliffen erläutert. |