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Beim Schweißen besteht stets die komplexe Problemstellung der
Schweißbarkeit. Die Herausforderungen beim Laserstrahlschweißen von Stahl-Aluminium-Mischverbindungen ergeben sich aus den physikalischen, chemischen und metallurgischen Werkstoffunterschieden. Ein Hauptproblem ist
die metallurgisch bedingte Entstehung von spröden und harten intermetallischen Phasen. In der vorliegenden Arbeit wurde ein Prozessfenster ermittelt, in dem die Werkstoffe Stahl EN 10149-2-S355MC und EN AW-Al Mg3 - H22 miteinander verschweißt werden können. Zusätzlich wird der Nachweis erbracht, dass
eine gezielte prozesstechnische Beeinflussung der Eisenaluminid- und Rissbildung sowie der mechanisch-technologischen Eigenschaften der Schweißverbindung möglich ist.
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 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.
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.
In diesem Beitrag wird die Herstellung von Hybridbauteilen vorgestellt, welche aus konventionellem Al-Guss und additiv gefertigten Halbzeugen bestehen und mit Hilfe des Laserstrahlschweißens gefügt werden. Der Schwerpunkt
der Untersuchungen lag auf der Bestimmung der Schweißeignung der L-PBF Komponenten (laser powder bed fusion), da hierbei auf die mechanische Vorbereitung der Halbzeuge (Drehen/Fräsen) vor dem Schweißen verzichtet wurde. In diesem Zusammenhang wurde der Einfluss der Prozessparameter auf das Gefüge und die Porenbildung beim Laserstrahlschweißen von AlSi10Mg untersucht, um das Prozessfeld einzugrenzen.
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 der Erstellung eines Technologiekonzeptes zur Herstellung von Schweißnähten im Überlappstoß zwischen der Nickellegierung Inconel 600 und dem hochlegierten Grundwerkstoff X6CrNiMoTi17-12-2 durch Laserstrahlschweißen. Dafür sollen unterschiedliche
Schweißstrategien unter der Variation ausgewählter Schweißparameter angewandt und die so erzeugten Schweißnähte sowohl metallografisch, als auch in ihren mechanischen Eigenschaften miteinander verglichen werden.
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.
In dieser Arbeit sollen weiterführende Untersuchungen zum Laserstrahlschweißen ohne Verwendung von Zusatzwerkstoff mit einem 10 KW Monomode Faserlaser, bis zu Geschwindigkeiten von vs=10 m/min. durchgeführt werden.
Ziel ist es ein Prozessfenster für die Bearbeitung von dem Vergütungsstahl 42CrMo4 zu bestimmen. Dazu wurden experimentelle Untersuchungen angestellt, in denen die Geschwindigkeits- und Leistungsparameter, sowie die Brennweite in veränderten
Parametersätzen untersucht sind. Der Fokus dabei liegt darin, einen Parametersatz zu finden, bei dem ein Durchschweißen der Probe erzielt wird, ohne Nahtfehler zu produzieren die zum Ausschuss der Naht führen würden. Die Schweißergebnisse werden hierbei mittels Sichtprüfung, sowie durch Schliffbilder auf verschiedene Nahtfehler (von Humping, Spiking, Poren bis hin zur Rissbildung) untersucht
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.
Das Laserstrahlschweißen von Metallen nimmt einen hohen Stellenwert im Automobilbau, speziell im Karosseriebau, ein. Der Trend geht dabei hin zu lasersicheren Werkzeugen ohne den Einsatz von pneumatischen Komponenten. Ein neuentwickelter Laserspannkopf mit integrierter Prozessabsaugung der diese Kritikpunkte erfüllt, ist Gegenstand der Untersuchungen in dieser Arbeit. Ziel dabei ist es, Reinigungs- und Detektionsverfahren für prozessabhängige Verschmutzungen in Hinblick auf die Instandhaltung und Wartung dieses Laserschweißwerkzeuges zu erörtern. Dafür werden Verschmutzungsanalysen anhand von Schweißversuchen verschiedener Werkstoffe durchgeführt und ausgewählte Reinigungs- und Detektionsverfahren am Werkzeug erprobt. Die gewonnen Erkenntnissen dienen der Planung von Instandhaltungsmaßnahmen und Wartungsintervallen des Laserspannkopfes.
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 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.
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.
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit dem Fügen von Gusseisenwerkstoffen mittels Ytterbium-Faserlaser. Ziel dieser Arbeit ist es, mit Vor- und Nachwärm-strategien beim Laserschweißen von Gusseisenwerkstoffen, qualitätsgerechte Schweißnähte herzustellen. Die Hauptaufgabe bestand darin mit einer induktiven Erwärmungsanlage, die Gusseisenwerkstoffe so vorzuwärmen, das keine Risse oder Poren entstehen und somit erfolgreich schweißen zu können. Die er-zeugten Schweißnähte werden hinsichtlich Härte, Rissverhalten und Schweißnahtgeometrie untersucht.
Ziel der Masterarbeit ist es Untersuchungen zum Hochgeschwindigkeitslaserschweißen mit einem 3 kW Monomode Faserlaser durchzuführen. Dabei werden die Werkstoffe X5CrNi18-10 und 22MnB5 in den Materialstärken 1 mm – 3 mm untersucht. Es wird besonders auf die Effekte Humping und Spiking eingegangen. In grundlegenden Untersuchungen mittels F-Theta Optik und einem Galvanometerscanner wird ein Überblick für die Schweißparameter Schweißgeschwindigkeit, Laserleistung und Intensität erarbeitet. Weiterführende Untersuchungen behandeln den Einfluss von stechender und schleppender Prozessführung sowie einer Cross- Düse. Abschließend wird die Festigkeit der erzeugten Schweißnähte mittels Mikrohärte und Zugversuch bewertet.
Die vorliegende Diplomarbeit beschäftigt sich mit dem Prototypen eines Dünndrahtför-derers, der zum Laserschweißen mit Draht als Zusatzmaterial eingesetzt werden soll. Der Drahtförderer ist in der Lage besonders kleine Drähte im Durchmesserbereich von 0,2 bis 0,5 mm zu fördern. Es sollen Untersuchungendurchgeführt werden, wobei die Schwerpunkte auf dem Laserauftrag- und Verbindungsschweißen liegen. Dabei sollen Musterteile bearbeitet werden und Parameter und Einstellungen gefunden werden, welche optimale Bearbeitungsergebnisse liefern. Der Drahtförderer hat drei mechanisch bewegliche Achsen. Diese ermöglichen es, dass eine eingesetzte Bildverarbeitung korrigierend in den Schweißprozess eingreift. Zusätzlich kann die Bildverarbeitung automatisch ein Einrichten der Bearbeitungsmaschine samt Drahtförderer im Vorfeld der Schweißung bewirken. Es wird beabsichtigt Regel- und Steuerstrategien aufzustellen, welche zur Erkennung und Korrektur von Fehlern dienen. Es sollen Fehler in der Positionierung als auch in der Geometrie der zu bearbei-tenden Teile betrachtet werden.
In der vorliegenden Arbeit geht es um das Laserschweißen von Kupfer. Dabei wird besonders auf die Nahtqualität geachtet und der Energieverbrauch registriert. Durch die speziellen Materialeigenschaften gestaltet sich das Schweißen dieses Materials sehr schwierig deshalb ist es auch notwendig durch grundlegende Untersuchungen geeignete Prozessparameter zu finden. In dieser Arbeit werden die speziellen Eigenschaften von Kupfer hinsichtlich des Laserschweißens erläutert, geeignete Laserparameter abgeleitet und die Schweißnahtqualität bewertet. Wesentlich sind noch die Durchführung von Schweißversuchen, die Bewertung des Energieverbrauchs und die Bewertung der optischen Eigenschaften der Kupferoberfläche. Anschließend werden die Ergebnisse ausgewertet.
Ziel dieser Arbeit ist es, die Effizienz des Prozesses des Laserpulverauftragschweißens an der in Abschnitt 4. beschriebenen Anlage zu maximieren. Das heißt vor allem das eingesetzte Pulver vollständig und mit möglichst wenig Laserleistung PL umzusetzen. Um das Pulver maximal auszunutzen musste dabei der Pulverstrahl optimal geformt werden. Er sollte deshalb einen, auf den Laserstrahlfokus angepassten Pulverstrahlfokus besitzen und eine möglichst hohe Wechselwirkungszeit des Pulverstrahls mit dem Laserstrahl um diesen vollständig aufzuschmelzen. Dazu sollten die Pulverpartikel bei dem Austritt aus der Pulverdüse eine möglichst geringe Geschwindigkeit besitzen. Daher wurden zuerst die möglichen Einflussfaktoren untersucht, die diese Größen beeinflussen könnten. Anschließend wurde die Untersuchung laserseitig fortgeführt. Das heißt es wurde versucht mit den zuvor erlangten Erkenntnissen den Pulvernutzungsgrad η bei der Erzeugung von Auftragschweißspuren zu bestimmen und zu maximieren. Abschließend wurde noch untersucht wie viel Pulver bei einer bestimmten Laserleistung PL und guten Spurqualität maximal umgesetzt werden konnte. Ziel war es Parametersätze zu finden bei denen Auftragschweißspuren unterschiedlicher Spurhöhe h mit maximalem Pulvernutzungsgrad η und optimaler Ausnutzung der eingesetzten Laserleistung PL erzeugt werden konnte.
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.
Die vorliegende Arbeit befasst sich dem Fügen von Keramiksubstraten mittels Ytterbium-Faserlaser. Blindschweißungen an Aluminiumoxidkeramiken verschiedener Reinheit und Substratdicke werden hinsichtlich geeigneter Parametersätze untersucht. Die gewonnenen Erkenntnisse finden Anwendung beim Fügen von Proben zu Winkeln und im Stumpfstoß. Die erzeugten Fügestellen werden hinsichtlich Festigkeit, Rissverhalten und Schweißnahtgeometrie untersucht
Ziel der Arbeit ist es, einen Dünndrahtförderer soweit konstruktiv zu überarbeiten, dass der Förderer mit einer Jahresstückzahl von 5 Stück gefertigt werden kann. Die Hauptaufgabe des Förderers ist es einen Schweißdraht sicher zu fördern. Unter Berücksichtigung dieser Aussage werden zunächst die Betriebseigenschaften des Förderers untersucht. Aus diesen Untersuchungen wird eine Aufgabenliste erstellt, welche als Leitfaden dient.