Fraunhofer-Gesellschaft

Publica

Hier finden Sie wissenschaftliche Publikationen aus den Fraunhofer-Instituten.

Neue Perspektiven und Möglichkeiten für das Laserstrahlschweißen von Druckgussbauteilen

New perspectives for laser beam welding of diecast components
 
: Dittrich, Dirk; Standfuß, Jens; Jahn, Axel

Gießereipraxis 67 (2016), No.1-2, pp.44-49
ISSN: 0016-9781
German
Journal Article
Fraunhofer IWS ()
Laserstrahlschweißen; Druckgussteil; Schweißbarkeit; Magnesium; Aluminium; Automobilbau; Porenbildung; Schmelzbad; Wärmeeinbringung; Gießbarkeit; Strahlqualität; Gießteil; Schweißgut; Fügeverfahren; Oszillation; Serienproduktion; Fügefläche; Leichtbau; beam source; conventional laser

Abstract
Aufgrund der Möglichkeit einer komplexen Formgebung und der hervorragenden Gießbarkeit zur Erzeugung dünnwandiger Querschnitte werden Gussbauteile aus den Leichtmetallen wie Magnesium und Aluminium zum Beispiel im Automobilbau häufig eingesetzt. Andererseits gelten Druckgussbauteile bedingt durch den Herstellungsprozess als schwer bis nicht schweißbar. Gründe dafür sind u. a. verfahrensbedingt eingeschlossene Gase, die als Lunker oder Poren auftreten und unter hohem Druck stehen. Während des Schweißprozesses kommt es daher verstärkt zu Porenbildung im Schweißgut und stochastisch zu Auswürfen, die einem bestimmungsgemäßen Einsatz des Bauteils entgegenstehen. Um die genannten Probleme zu überwinden, wurde ein neuer Verfahrensansatz gewählt, bei dem Strahlquellen mit höchster Strahlqualität genutzt werden und durch geeignete Strahlablenkoptiken eine hochfrequente Strahloszillation im Schmelzbad erzeugt wird. Mit diesem Ansatz besteht erstmals die Möglichkeit, qualitativ hochwertige Schweißverbindungen reproduzierbar zu erzeugen, die durch herkömmliches Laserstrahlschweißen nicht realisierbar waren. Die Porenhäufigkeit im Schweißgut kann drastisch reduziert werden. Darüber hinaus ist durch die lasertypische, konzentrierte, lokal begrenzte Wärmeeinbringung ein Bauteilverzug kaum noch messbar. Geringe geometrische Bauteiltoleranzen und ein reproduzierbares Fügeverfahren mit hoher Bauteilqualität in der Serie sind somit gewährleistet. Am Beispiel einer Serienanwendung im Automobilbau wird das Potenzial des Verfahrens aufgezeigt.

 

Due to the possibility of complex shaping and excellent castability for producing thin-walled cross-sections cast components of light metals such as magnesium and aluminum are used often in the automotive industry. On the other hand die cast components are known as difficultor not to weldable due to the manufacturing process. Reasons for that are, process-related trapped gases that occur as cavities or pores and which are under high pressure. During the welding process there is an increased formation of pores in the fusion zone and stochastically eruptions, confronting the intended use of the component. To overcome these problems, a new method approach was chosen to be used in the beam sources with the highest beam quality and a high-frequency beam oscillation is generated in the molten bath by suitable scanner-optics. With this approach it is possible to produce high quality welds reproducible, which could not be realized by conventional laser welding. The pores in the fusion zone can be drastically reduced. Furthermore, the laser-typical, concentrated, localized heat input, provides an extreme low component distortion. Low geometric component tolerances and a reproducible joining processes with high component quality in series production are ensured. Using the example of a serial application in automotive engineering, the potential of the method is shown.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-389518.html