Ultraschallunterstütztes Laserstrahlschweißen
| Leitung: | Dr.-Ing. Jens Twiefel |
| E-Mail: | nowroth@ids.uni-hannover.de |
| Team: | M. Sc. Christian Nowroth (Piezo- und Ultraschalltechnik) |
| Jahr: | 2019 |
| Förderung: | DFG |
Das Laserstrahlschweißen ist besonders durch die gezielte, lokale Wärmeeinbringung für die Herstellung von Hybridbauteilen geeignet. Durch Laserleistungen von bis zu 16 kW können hohe Einschweißtiefen erzielt werden, die eine Voraussetzung zur vollflächigen Verbindung der Probenkörper, wie z. B. von Wellen, sind. Für die Ultraschallanregung wurde in der ersten Förderperiode eine spezielle Anlage entworfen. Die zu schweißenden Werkstücke sind hierbei Teil des schwingungsfähigen Systems. Dieses ist drehbar gelagert, um über den gesamten Umfang schweißen zu können. Das Schwingsystem wird durch Hydraulikzylinder vorgespannt, sodass ein Abheben der Werkstücke aufgrund der Schwingung verhindert wird. Eine für den Betrieb von Leistungsultraschallwandlern konzipierte Regelungselektronik sorgt für eine konstante Schwingungsamplitude.
Es konnte gezeigt werden, dass die Überlagerung des Schweißprozesses mit Ultraschall positive Auswirkungen auf die Schweißnahteigenschaften hat. Abhängig von der Amplitude konnte eine homogenere und feinere Körnung sowie die Abnehmende Tendenz zur Rissbildung beobachtet werden. Darüber hinaus konnte die Ultraschallanregung sowohl die Verteilung der Poren als auch die Schweißnahtgeometrie beeinflussen. Mit der Einschweißtiefe existiert eine weitere von den Ultraschallparametern abhängige Eigenschaft. In der zweiten Förderperiode sollen nun weit verzweigte Zusammenhänge zwischen Parametern und Schweißnahteigenschaften untersucht werden. Mit einer umfangreichen Prozessüberwachung und einem Qualitätsbeobachter wird auf Basis eines phenomenologisch-statistischen Modells eine Vorhersage der Schweißnahtqualität noch während des Prozesses getroffen.
Als Basis dient eine umfangreiche Korrelation der Messdaten mitsamt einer phenomenologisch-statistischen Auswertung.
