Einfluss von Strahloszillation auf das Laserstrahlschweißen hochfester Stähle

Overview & Synopsis

Hochfeste Stähle sind aufgrund ihres guten Preis-Leistungs-Verhältnisses vor allem für hohe Produktionsstückzahlen ein essentieller Baustein zur Umsetzung des werkstofflichen Leichtbaus. Um den höheren Anforderungen an deren schweißtechnische Verarbeitung gerecht zu werden und Nahtdefekte zu vermeiden, gilt es den Schweißprozess entsprechend anzupassen. Folglich wird in der vorliegenden Arbeit der Einfluss von Strahloszillation auf die Schmelzbadgeometrie und die Erstarrungsbedingungen beim Schweißen hochfester Stähle analysiert. Ziel ist die Unterdrückung von Nahtmittenrissen, die sich laut Stand der Technik durch drei Strategien vermeiden lassen. So führen eine Reduzierung der Dehnungsgeschwindigkeiten während der Erstarrung, eine Ablenkung der Erstarrungsrichtung zum Schmelzbad hin durch eine Vergrößerung des Winkels der Erstarrungsfronten sowie eine Verringerung der im Prozess auftretenden Dehnungen zu einer verminderten Heißrissgefahr. Durch die anfängliche Ermittlung kritischer Schmelzbadformen und die anschließende systematische Untersuchung der Parameter Oszillationsfigur, -amplitude, -frequenz, Streckenenergie, Fokusdurchmesser und Schutzgas wird eruiert, wie die Schmelzbadgeometrie unter Anwendung von Strahloszillation bestmöglich im Sinne der drei Strategien variiert werden kann. Abschließend wird anhand von Beispielen erfolgreich demonstriert, dass sich Nahtmittenrisse durch die Anwendung von Strahloszillation beim Laserstrahlschweißen vermeiden lassen.