Optimierung von laserstrahlgeschweißten Aluminiumnähten unter besonderer Berücksichtigung der Durchmischungsproblematik mit Zusatzwerkstoff

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Beim Laserstrahlschweißen von heißrißanfälligen Aluminiumlegierungen mit Zusatzwerkstoff besteht ein Defizit in der Bewertung des Einflusses von Durchmischungsvorgängen. Die im Einzelfall nachgewiesene inhomogene Durchmischung erklärt u. a. das beobachtete Auftreten von Heißrissen in mit Zusatzwerkstoff geschweißten Bauteilen. Es fehlt eine wissenschaftliche Durchdringung dieses Grundlagenproblems, um hieraus technische und wirtschaftlich relevante Lösungen zu erarbeiten. Darüber hinaus fehlen im Bereich der Nahtanfänge und -enden Verfahrenserkenntnisse zur Vermeidung heißrißanfälliger Anfangs- und Endkrater. Leistungsrampen und Defokussierungen gelten hier bislang als Standardmaßnahme, die allerdings keine vollständig befriedigenden Ergebnisse liefern. Das Einbringen von Zusatzwerkstoff in diesen Bereichen erweist sich bislang als schwierig und die resultierende Verteilung der Elemente ist unbekannt. Beide Problemfelder treten bei jeder Schweißnaht auf, wobei z. B. bei Steppnähten ein besonders hoher Nahtanteil transienten Effekten im Nahtanfangs- und Endbereich unterliegen. Ziel dieses Vorhabens ist es daher, durch Optimieren der Zusatzwerkstoffeinbringung in Draht- oder Pulverform sowie einer geeigneten Verfahrensführung die Zusammensetzung so zu gestalten, daß Heißrisse vermieden werden, d. h. die Naht insbesondere mit Silizium auflegiert und die Durchmischung homogenisiert wird. Dazu sind u. a. Schmelzbadströmungen zu simulieren, die Durchmischung in allen Bereichen der Naht zu untersuchen und ein modifiziertes Pulsrampenkonzept zum Schweißen von Nahtanfängen und -enden umzusetzen.