Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Remotebearbeitung mit angepasster Strahlintensität zum richtungsunabhängigen Laserstrahlschweißen von verzinkten Stahlblechen im technischen Nullspalt

Das Remoteschweißen kommt zur Anwendung, wenn es u.a. um kurze Taktzeiten und die Erstellung von frei programmierbaren Nahtgeometrien geht, z.B. beim Fügen von Karosseriebauteilen. Aus Gründen des steigenden Trends hin zum Leichtbau steht hier die Verwendung von höherfesten Stählen bei reduzierten Blechdicken im Mittelpunkt. Um dabei die Langlebigkeit der Stähle zu erhöhen und ausreichend vor Korrosion zu schützen, werden diese verzinkt eingesetzt. Die Zinkschicht sorgt beim Laserschweißprozess jedoch für erhebliche Probleme, da die Verdampfungstemperatur des Zinks weit unter der Schmelztemperatur des Stahls liegt. Die Verdampfung der Beschichtungen führt besonders bei Überlappstößen an der Grenzfläche zu einem erhöhten Zinkdampfdruck, der durch die Kapillare und das rücklaufende Schmelzbad entweicht und so für Schmelzbadauswürfe und Porenbildungen in der Schweißnaht sorgt. Industriell etablierte Anwendungen nutzen zur Entgegnung dieses Phänomens zuvor eingestellte Entgasungsspalten um den Zinkdampf zwischen den Fügepartnern abzuführen. Kosten- u. zeitaufwändige Maßnahmen zur Spalterzeugung wirken sich jedoch nachteilig auf die Wirtschaftlichkeit aus. Stand der Technik sind auch Maßnahmen zur Erweiterung der Kapillare, um diese als stabilen Entgasungskanal zu nutzen. Hier setzt das Vorhaben mit der gezielten Betrachtung der Wechselwirkung angepasster Kern/Ring-Intensitätsverteilungen mit der entstehenden Kapillare und dem Schmelzbad an. Durch eine stabilere Kapillare soll ein zuverlässiger Entgasungskanal für den entweichenden Zinkdampf geschaffen und gleichzeitig durch eine Verlängerung des Schmelzbades das Entgasen der Schmelze begünstigt werden. Auf diese Weise werden zinkdampfinduzierte Schmelzbadauswürfe und Porenbildungen im Nullspalt vermieden. Die Rotationssymmetrie der anzupassenden Intensitätsabbildungen ermöglicht durch die richtungsunabhängige Bearbeitung auch den Einsatz in scannerbasierten Systemen. Für kmU wäre das Verfahren sehr wirtschaftlich.