Improvement of laser weldability of hot cracking sensitive materials

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Die Heißrissbildung beim Laserstrahlschweißen stellt ein generelles, derzeit ungelöstes wissenschaftliches Problem mit großer wirtschaftlicher Tragweite dar. Das betrifft z. B. solch wichtige und moderne Werkstoffklassen wie Stähle mit gezielt angehobenem Schwefelgehalt, höherfeste Al-Legierungen, austenitische Stähle, Nickel-Basis-Legierungen u.a.. Bisher wurde mit sehr eingeschränktem Erfolg versucht, das Problem durch nicht primär ursachenbezogene Maßnahmen (wie z. B. Optimierung Schweißparameter) zu lösen. Der Arbeitshypothese entsprechend, besteht die physikalische Ursache für die Heißrissbildung darin, daß der Laserstrahl wegen seines sehr konzentrierten, aber in der Leistungsdichteverteilung nicht werkstoffangepasst modulierbaren Energieeintrages eine so starke Thermodeformation erzeugt, daß das Deformationsvermögen der teilweise erstarrten Schmelze weit überschritten wird. Hier setzt das Vorhaben an, um mit einem neuartigen Zugang durch ein zeitliches und räumliches Tailoring der Energiestromdichteverteilung sowohl die Thermodeformation im verformungskritischen Temperaturbereich ausreichend zu reduzieren, als auch die Erstarrrungsrichtung der Schmelze gezielt zu verändern. Das soll mit einer gleichzeitig zum Laserstrahl in seinem Nachlauf erfolgenden und in seiner Energiestromdichteverteilung an die metallphysikalischen Erfordernisse anpassbaren induktiven Energiedeposition geschehen. Damit soll ein flexibles Instrument für die Lösung der Heißrissproblematik geschaffen werden und z. B. das bisher als nicht möglich geltende rissfreie Verschweißen von Vergütungsstählen mit hohem Schwefel- und Kohlenstoffgehalt nachgewiesen werden.