Fraunhofer-Gesellschaft

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Neuentwicklungen zum Laser-Heißdraht-Auftragschweißen

 
: Thieme, S.; Kager, R.; Nowotny, S.

Schläfer, T. ; Gesellschaft für Thermischen Verschleiß-Schutz -GTV-, Luckenbach:
5. GTV-Kolloquium Thermisches Spritzen 2012. Tagungsband : Luckenbach, 11. Mai 2012
Luckenbach: GTV, 2012
S.85-91
Kolloquium Thermisches Spritzen <5, 2012, Luckenbach>
Deutsch
Konferenzbeitrag
Fraunhofer IWS ()
Auftragschweißen; Laserschweißen; thermisches Spritzen; Heißdrahtschweißen; Laseroptik; Widerstandserwärmung; Beschichten

Abstract
Das fertigungstechnische Prinzip des Laser-Draht-Auftragschweißen (LDA) basiert auf dem Einsatz einer Mehrstrahloptik mit zentrischer Drahtzufuhr. Dabei werden mehrere Teilstrahlen oder ein Ringstrahl koaxial in einem gemeinsamen Fokus auf der Werkstückoberfläche zusammengeführt. Der Schweißprozess wird so abgestimmt, dass der Draht erst beim Eintauchen in das Schmelzbad in den schmelzflüssigen Zustand übergeht. Um den Prozess energieeffizienter und produktiver zu gestalten, kann der Zusatzdraht durch eine zusätzliche Stromquelle nach dem Prinzip der elektrischen Widerstandserwärmung vor dem Aufschmelzen im Schmelzbad vorgewärmt werden, man spricht dabei von einer Heißdrahtzufuhr. Es werden zwei Prozesskonzepte vorgestellt und eine Gegenüberstellung zwischen der klassischen Kaltdraht-Variante mit Laserstrahlung als alleinige Energiequelle und der Verfahrenskopplung mit elektrischer Widerstandserwärmung als Heißdraht-Variante vollzogen. Die Untersuchungen zum Laser-Draht-Auftragschweißen mit elektrischer Widerstandserwärmung zeigen, welche Steigerung von Schweißgeschwindigkeit mit Co-Basis-Draht und Auftragrate mit Ni-Basis-Draht gegenüber dem Kaltdrahtmodus möglich sind. Auch hohe Heizleistungen führen dabei nicht zu einer größeren Ausprägung von Aufmischung und Wärmeeinflusszone, so dass es trotz zusätzlich eingekoppelter Energie nicht zu einer verstärkten Wärmeinbringung in das Werkstück kommt. Die sich selbst regelnde Drahtgeschwindigkeit beim schlupfbehafteten Prozess kann Schmelzbad- und Bauteiltemperaturschwankungen während des Schweißprozesses ausgleichen, gleichzeitig aber auch Schwankungen von Spur- bzw. Schichtgeometrie bewirken. Mit dem schlupffreien Prozess lassen sich kontrollierte Aufschweißungen mit stabilerem Prozessverlauf erzeugen. Dieser bedarf jedoch vorab einer aufwändigeren Erfassung und Abstimmung aller Prozessparameter. Das geeignete Prozesskonzept ist somit je nach Anwendungsfall und notwendige Schweißqualität auszuwählen. Mit dieser Heißdrahttechnologie ergeben sich zur klassischen Kaltdrahtzufuhr Steigerungsmöglichkeiten von Abschmelzleistung und Schweißgeschwindigkeit bei gleichbleibender niedriger Aufmischung. Zudem leistet die Drahtvorwärmung einen wesentlichen Beitrag zu Prozessstabilität.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-225680.html