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In den letzten Jahren haben sich für die additive Fertigung von metallischen Werkstoffen mit pulver- und drahtbasierten Schmelzverfahren Hochenergiestrahlverfahren mittels Laser- und Elektronenstrahl durchgesetzt. Dabei eröffnet die additive Herstellung z.B. durch Laser powder bed fusion (LPBF), auch als Selective Laser Melting (SLM) bekannt, vollkommen neue Designmöglichkeiten und Fertigungsstrategien. Zur wirtschaftlichen Herstellung größerer Bauteile bietet sich die Hybridbauweise unter Nutzung von Fügeverfahren, wie z.B.das LB- und EB-Schweißen, an. Der vorliegende Beitrag beschäftigt sich mit vergleichenden Untersuchungen zur Schweißbarkeit von aus Pulver additiv gefertigtem Material und der konventionellen Gusslegierung aus AlSi10Mg als Referenz. Unabhängig von der verwendeten Energiequelle (10 kW Monomode Faserlaser; 15 kW Elektronenstrahl) kam es beim pulverbasierten LPBF-Material zu einer ausgeprägten Porenbildung in den Schweißnähten, die beim Elektronenstrahlschweißen durch Nutzung einer Mehrspot-Technik reduziert werden konnte.
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit den Untersuchungen zum Mikro-Laserfügen von Al2O3 Keramik mit kontinuierlicher Laserstrahlung. Blindschweißungen an Aluminiumoxidkeramik mit einer Reinheit von 96% werden hinsichtlich geeigneter Parameterfenster untersucht. Durch die Variation der Fokusdurchmesser, Laserstrahlleistung und Scangeschwindigkeit sollte ein anwendbares Parameterfenster entwickelt werden, wo möglichst rissfreie Schweißnähte entstehen. Durch die Versuche sollte Intensitäts-Schwellwerte für das Schmelzen und für das Abtrag bestimmt werden. Wenn ein Parameterfenster ermittelt wurde, wo rissfreie Schweißnähte entstehen, sollte eine Stumpfstoßschweißung realisiert werden.
Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem Laserstrahlschweißen von Aluminiumoxid-Keramik. Die Keramik wird im Parallelstoß mit bis zu 2 mm tiefen und 100 mm breiten Schweißnähten gefügt. Die Laserstrahlung wird durch einen gepulsten Ytterbium Faserlaser erzeugt und mittels Scannerspiegel geführt. Es gilt durch Beurteilung der entstehenden Gefüge- und Rissstrukturen herauszufinden, inwiefern die Erzeugung einer gasdichten Verbindung ohne Vorheizen der Keramik möglich ist.
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Umsetzung eines Versuchsaufbaus und der Durchführung von grundlegenden Untersuchungen zum Laserstrahlschweißen mit Zweistrahltechnik am bedingt schweißbaren Vergütungsstahl 4CrMo-4 Dafür sollten Versuche mit den Leistungsverteilungen 70:30 (7 kW + 3 kW) und 90:10 (9 kW + 1 kW), verschiedenen Spotabständen bzw. Prozessführungsvarianten und Fokussierungen des Nebenstrahls durchgeführt werden. Das Ziel dabei sollte sein, geeignete Parameter zu finden um einen prozesssicheren Fügeprozess mit möglichst wenigen Nahtunregelmäßigkeiten, aber bei gleichzeitig hohen Einschweißtiefen und Schweißgeschwindigkeiten, zu realisieren.
Das Hauptaugenmerk lag dabei auf einer Veränderung des geführten Temperatur-Zeit-Regimes zur Minderung der Aufhärtungserscheinungen und Spannungsreduzierung. Als Ergebnis konnten Parameter zur positiven Beeinflussung der Schweißnahtqualität gefunden werden. Eine Minderung der Aufhärtungserscheinungen konnte nicht realisiert werden.
In der vorliegenden Diplomarbeit wird das Verhalten des Gusswerkstoffes AlSi10Mg beim Schweißen mit einem 10 kW Monomode Faserlaser untersucht. Ziel dabei ist es, die Einflüsse der Parameter Leistung (7 kW bis 10 kW), Schweißgeschwindigkeit (2 m/min bis 10 m/min) und Fokuslage (WSO und -6 mm) an verschiedenen Brennweiten (250 mm, 500 mm und 1500 mm) zu identifizieren. Dazu werden hauptsächlich Blindschweißversuche durchgeführt. Zur Bewertung der Festigkeit werden Zugproben auch an ausgewählten Parametern als I Naht verschweißt. Das Schweißergebnis wird neben der allgemeinen Nahtgeometrie vor allem hinsichtlich der erreichten Einschweißtiefe bewertet. Dabei gilt es, die Qualität der Schweißnähte hinsichtlich Poren zu verbessern und Optimierungsansätze herauszuarbeiten.
Die vorliegende Arbeit wurden die Untersuchungen zur Laserstrahlschweißen einer Mischverbindung aus stranggepresstem Rohrmaterial AlMgSi1 an additiv hergestelltem Aluminiummaterial AlSi10Mg mit einem an der Hochschule Mittweida vorhandenen 10 kW Monomode Faserlaser durchgeführt. Ziel der Forschungen war geeignete Parameter herauszufinden, um einen prozesssicheren Fügeprozess mit möglichst wenigen Nahtunregelmäßigkeiten, vor allem mit geringer Porosität und hoher Einschweißtiefe, zu realisieren. Dazu wurden Schweißversuche mit verschiedenen Parametern, wie beispielsweise Leistung, Schweißgeschwindigkeit sowie Fokuslage durchgeführt. Zur Verifizierung der Ergebnisse wurde anschließend die Festigkeit der erzeugten Schweißnähte mittels Zugversuchs bewertet.
In der vorliegenden Bachelorarbeit wurden Forschungen zum Hochgeschwindigkeitslaserschweißen an AlSi12 mittels 10 kW Monomode Faserlaser durchgeführt. Der Schwerpunkt der Forschungen war das Herausarbeiten von Optimierungsmöglichkeiten zum Verbessern des Schweißergebnisses bei Leistungen bis 10 kW und Geschwindigkeiten bis 10 m/s. Die Wahl der Brennweite bezieht sich auf 250 mm, 500 mm, 1000 mm und 2000 mm.
Untersuchungen zum Generieren von 3D-Körpern mittels Mirkropulverauftragschweißen (Micro-Cladding)
(2010)
Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, den Aufbau von 3D- Körpern mittels Micro-Cladding genauer zu untersuchen. Dabei wird vor allem auf die Erzeugung von Spuren mit unterschiedlichem Querschnitt, Volumenkörpern und Gittern eingegangen werden. Zum Schluss werden noch einige Aussagen über den Prozess getroffen, die Ergebnisse zusammengefasst und Vorschläge zu Optimierung gegeben.
In der vorliegenden Bachelor-Thesis soll das Umformpotenzial von lasergeschweißten HSD®-Rohren für die Anwendung der Hydroforming-Technologie untersucht werden. Das Ziel der Arbeit ist es, mithilfe des Laserstrahlschweißens Nahteigenschaften zu erreichen, die denen des HSD®-Grundwerkstoffes gerecht werden. Um den Aufwand der Untersuchungen zu begrenzen, erfolgen die Versuche an ebenen Blechproben im Stumpfstoß.
In der Bachelorarbeit soll ein am Laserinstitut der Hochschule Mittweida vorhandener 10 kW Monomode Faserlaser auf seine Anwendbarkeit zum Laserschweißen von pAM- und MM-Bauteilen aus AlSi10Mg-Material hin untersucht werden. Dieser Laser hat die derzeit höchste verfügbare Laserstrahlleistung mit dieser hohen Strahlqualität. Dadurch besteht das Potential sehr hohe Intensitäten im Strahlfokus zu erzeugen und somit beim Laserstrahlschweißen auch an stark wärmeleitendem Material, wie dem AlSi10Mg, große Einschweißtiefen mit vergleichsweise hohen Schweißgeschwindigkeiten realisieren zu können. Jedoch wurden bei früheren durchgeführten Laserschweißversuchen an dem additiv (AM) hergestellten AlSi10Mg-Material festgestellt, dass verstärkt Poren in der Schweißnaht auftraten. Dies war im unteren untersuchten Schweißgeschwindigkeitsbereich insbesondere bei höheren Laserstrahlleistungen (5 – 10 kW) der Fall. Beides deutet dabei auf eine Überhitzung der Schmelze hin. Poren sind aber für den vorgesehenen späteren Einsatz beim Fügen von AM und MM-Bauteilen sehr nachteilig. Weiterhin zeigte sich, dass auch mit maximaler Laserstrahlleistung von 10 kW die erreichbare Einschweißtiefe auf unter 20 mm limitiert war. Aus diesem Grund soll in der Bachelorarbeit untersucht werden, ob durch Verwendung größerer Brennweiten und daraus resultierender geringerer Strahlintensitäten im Laserfokus, eine Reduzierung von Poren im Schweißprozess bzw. einer Erhöhung der Einschweißtiefe erreichen lässt. Die Untersuchungen sollen an gegossenem und an pAM-generiertem AlSi10Mg-Material durchgeführt und die Ergebnisse dann entsprechend verglichen werden.