Dynamisches Prozessverhalten beim Laserstrahl-MSG-Hybridschweißen
Ralf B. Bergmann, C Thomy, Frank Vollertsen
Die Wechselwirkung zwischen Laserstrahl und Metallschutzgas-Schweißlichtbogen (MSG-Lichtbogen) erschwert derzeit noch die Prozessentwicklung beim Hybridschweißen. Ziel dieser Arbeit war daher, einen Beitrag zur Schaffung eines grundlegenden Verständnisses des dynamischen Verhaltens des Laserstrahl-MSG-Hybridschweißens zu leisten und die gewonnenen Erkenntnisse auf anwendungsnahe Fragestellungen zu übertragen. Zu diesem Zweck wurde auf Basis experimenteller Prozessuntersuchungen ein analytisches Modell zum Laserstrahl-MSG-Hybridschweißen mit nicht gepulstem Lichtbogen entwickelt und validiert, das qualitativ Zusammenhänge aufgezeigt sowie die Berechnung von Prozessfenstern ermöglicht und so den Aufwand bei der Prozessentwicklung deutlich verringern kann. Es konnte insbesondere gezeigt werden, dass der laserinduzierte, angeregte Metalldampf die wesentliche Ursache für die beobachteten Wechselwirkungen zwischen Laserstrahl und MSG-Lichtbogen ist und die Kurzschlussfrequenz und damit den Werkstoffübergang maßgeblich beeinflusst. In Anwendungsuntersuchungen zum Laserstrahl-MSG-Hybrifschweißen in der Rohfertigung sowie zum Laserstrahl-MSG-Hybridschweißen von Feinblechen mit dem Single-mode-Faserlaser konnten darüber hinaus Produktivität und Qualität gegenüber den konkurrierenden Verfahren jeweils deutlich gesteigert werden.
