- Bayerisches Laserzentrum GmbH • Konrad-Zuse-Straße 2-6 • 91052 Erlangen
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Projektträger | Fördermittelgeber: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
Aufgabenstellung
Bei großen Bauteilen mit dreidimensional gestalteter Nahtkontur stoßen heute übliche Verfahrensvarianten des Laserdurchstrahlschweißens an verfahrensspezifische Grenzen. Nach dem Spannen der Teile verbleibende Restspalte können oft schlecht überbrückt werden. Schweißnahtfehler, geringe Nahtfestigkeit oder niedrige Vorschubgeschwindigkeit sind die Folge. Zur Überwindung dieser Restriktion wird die Laserstrahloszillation für das Konturschweißen mit dreidimensional gestalteter Schweißnahtkontur erprobt. Ziel ist die flexible Erzeugung bauteilangepasster quasi-stationärer Temperaturfelder.
Bei großen Bauteilen mit dreidimensional gestalteter Nahtkontur stoßen heute übliche Verfahrensvarianten des Laserdurchstrahlschweißens an verfahrensspezifische Grenzen. Nach dem Spannen der Teile verbleibende Restspalte können oft schlecht überbrückt werden. Schweißnahtfehler, geringe Nahtfestigkeit oder niedrige Vorschubgeschwindigkeit sind die Folge. Zur Überwindung dieser Restriktion wird die Laserstrahloszillation für das Konturschweißen mit dreidimensional gestalteter Schweißnahtkontur erprobt. Ziel ist die flexible Erzeugung bauteilangepasster quasi-stationärer Temperaturfelder.
Vorgehensweise
Nach Aufbau für die flexible Erzeugung solcher Temperaturfelder geeigneter Systemtechnik und eines das Laserdurchstrahlschweißen mit Laserstrahloszillation ausreichend exakt abbildenden Finite-Elemente-Modells wird die neu geschaffene, quasisimultanes Konturschweißen genannte Verfahrensvariante experimentell und simulativ untersucht. Im Fokus stehen dabei durch geschickte Oszillation vorteilhaft zu beeinflussende sowie flexibel zu gestaltende und während des Schweißens schnell
zu verändernde Temperaturfelder.
Nach Aufbau für die flexible Erzeugung solcher Temperaturfelder geeigneter Systemtechnik und eines das Laserdurchstrahlschweißen mit Laserstrahloszillation ausreichend exakt abbildenden Finite-Elemente-Modells wird die neu geschaffene, quasisimultanes Konturschweißen genannte Verfahrensvariante experimentell und simulativ untersucht. Im Fokus stehen dabei durch geschickte Oszillation vorteilhaft zu beeinflussende sowie flexibel zu gestaltende und während des Schweißens schnell
zu verändernde Temperaturfelder.
Ergebnisse
Ergebnisse sind neben verschiedenen internationalen Veröffentlichungen die geschaffene Systemtechnik, das mit dem Experiment abgeglichene Finite-Elemente-Modell sowie ein deutlich konkretisiertes Prozessverständnis. Mit Hilfe der Ergebnisse kann gezeigt werden, dass die Spaltüberbrückbarkeit beim Laserdurchstrahlschweißen von aus unterschiedlichen Thermoplastkombinationen bestehenden Proben mit zwei- und dreidimensional geformter Fügefläche durch geeignete Laserstrahloszillation relativ zum konventionellen Konturschweißen teils um über 300 % gesteigert werden kann.
Ergebnisse sind neben verschiedenen internationalen Veröffentlichungen die geschaffene Systemtechnik, das mit dem Experiment abgeglichene Finite-Elemente-Modell sowie ein deutlich konkretisiertes Prozessverständnis. Mit Hilfe der Ergebnisse kann gezeigt werden, dass die Spaltüberbrückbarkeit beim Laserdurchstrahlschweißen von aus unterschiedlichen Thermoplastkombinationen bestehenden Proben mit zwei- und dreidimensional geformter Fügefläche durch geeignete Laserstrahloszillation relativ zum konventionellen Konturschweißen teils um über 300 % gesteigert werden kann.
Zugscherfestigkeiten von mit unterschiedlichen Oszillationsformen und zunehmendem Spaltmaß geschweißten PMMA-Proben
