Untersuchungen zur Erweiterung der Prozessgrenzen beim Laserstahlhartlöten von Aluminiumverbindungen unter gezielter Beeinflussung der Energiestromdichteverteilung

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Die Festigkeit einer Lötverbindung wird durch die Löt-/Diffusionszone bestimmt. Das Volumen des Diffusionsbereichs und die örtliche Konzentration der Elemente des Lots im Grundwerkstoff charakterisieren die Verbindung. Diese Charakteristika werden unter Berücksichtigung der erforderlichen Lotvolumina prozesstechnisch durch die örtliche und zeitliche Temperaturverteilung sowohl im flüssigen Lot als auch im Grundwerkstoff beeinflusse. In diesem Vorhaben wird durch experimentelle Lötuntersuchungen und parallele Simulationsrechnungen der Einfluss auf die Lötnahtcharakteristika untersucht, wobei gezielt verschiedene Intensitätsverteilungen eingesetzt werden. Dabei beeinflusst die longitudinale Intensitätsverteilung die Lasereinwirkdauer und damit das Diffusionsvolumen sowie die erreichbaren Vorschubgeschwindigkeiten. Die Variation des Intensitätsprofils in transversaler Richtung bietet das Potenzial, Werkstoffkombinationen mit unterschiedlichen Wärmeleitungseigenschaften und/oder -kapazitäten mittels Löten zu fügen. Durch die gezielte Anpassung des Profils kann die werkstoffspezifisch erforderliche Arbeitstemperatur in den Materialien beeinflusse werden. Dies bietet die Möglichkeit, Aluminium-Hybridverbindungen zu verlöten, ohne die mechanischen Eigenschaften entscheidend zu beeinträchtigen. Ziel der Untersuchungen ist, die Zusammenhänge zwischen der Intensitätsverteilung im Lasereinwirkbereich und der Prozessgeschwindigkeit, Lötnahtfestigkeit sowie Nahtqualität für Al-Werkstoffe vom Typ AlMgSil zu erforschen.