Aufgabenstellung
Das Vorhaben hat zum Ziel, ein neuartiges Filtergerät für das Laserstrahlschweißen hochlegierter Stähle und Aluminiumlegierungen für den Leichtbau zu entwickeln. Diese enthalten Mangan, Magnesium und Zink in hohen Konzentrationen, weshalb beim Laserstrahlschweißen besonders auf die Einhaltung der Grenzstaubwerte geachtet werden muss. Für Mangan besteht mit 0,02 mg/m³ der geringste und für Zink mit 0,1 mg/m³ der zweitgeringste Grenzwert für alveolengängige Partikel, weshalb der Gesamtwirkungsgrad von Schweißraucherfassung und Partikelabscheidung wichtig ist. Hinzu kommt, dass die hochlegierten Leichtbauwerkstoffe zu Schweißnahtdefekten neigen und deshalb häufig mit überlagerter Strahloszillation geschweißt werden. Im Projekt sollen die Auswirkungen der Strahloszillation auf die Partikelgröße sowie die Emissionsrichtung bestimmt werden, sodass die Entwicklung des Filtergeräts und der Erfassungselemente erfolgen kann.

Vorgehensweise
Im Rahmen des Projekts werden Messungen der entstehenden Partikel anhand von niedriglegierten Referenzproben und hochlegierten Werkstoffen wie HSD-Stahl mit 16,4 Gew.-% Mangan und EN AW-7075 mit 6,1 Gew.-% Zink (Tabelle links) durchgeführt. Dabei werden Schweißungen mit und ohne Strahloszillation durchgeführt, um festzustellen welche Änderungen hinsichtlich der Partikelgrößen und –verteilung sowie der Gesamtstaubmenge einhergehen. Für die Messungen wird eine Messhaube konstruiert und aufgebaut (Bild rechts). Um eine der Strahloszillation angepasste Schweißraucherfassung entwickeln zu können, wird die Schweißrauchtrajektorie anhand von Hochgeschwindigkeitsaufnahmen analysiert. Nach dem Aufbau eines Funktionsmusters wird dieses anhand von Reststaubmessungen auf seine Wirksamkeit hin geprüft.