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Effizienzsteigerung beim Remote-Laserschweißen durch optimierte Luftströmungsführung

Efficiency enhancement during remote laser welding by means of optimized air flow control
 
: Walter, Jürgen; Hennings, Christian; Hustedt, Michael; Kaierle, Stefan; Borkmann, Madlen; Mahrle, Achim

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Volltext (PDF; )

Ruck, B. (Hrsg.) ; Deutsche Gesellschaft für Laser-Anemometrie e.V. -GALA-:
22. Fachtagung "Lasermethoden in der Strömungstechnik" 2014 : Karlsruhe, 9.-11.9.2014
Karlsruhe: GALA, 2014
S.49/1-49/8
Fachtagung "Lasermethoden in der Strömungstechnik" <22, 2014, Karlsruhe>
Deutsch
Konferenzbeitrag, Elektronische Publikation
Fraunhofer IWS ()
Remote-Laserschweißen; Schweißrauch; Luftströmungsführung; Einschweißtiefensteigerung; remote laser welding; welding furnes; air flow control; welding depth increase

Abstract
Beim Remote-Laserschweißen metallischer Werkstoffe mit Faser- oder Scheibenlasern hoher Ausgangsleistung und Strahlqualität entstehen Schweißrauche, die sich unkontrolliert in den Bearbeitungsraum oberhalb des Werkstücks und damit auch in den Laserstrahlengang ausbreiten können. Da in den Rauchen typischerweise ein hoher Anteil ultrafeiner Partikel enthalten ist, kommt es bei den verwendeten Laserwellenlängen im Nahinfrarot-Bereich zu verstärkter Rayleigh-Streuung. Infolge der turbulenten Strömungsverhältnisse oberhalb der Schweißprozesszone variieren die Partikelkonzentrationen und -verteilungen, so dass die Laserleistungsdichte an der Werkstückoberfläche räumlich und zeitlich fluktuiert. Dies wirkt sich derart auf die Laserschweißnähte aus, dass generell die Einschweißtiefen deutlich abnehmen und im Nahtverlauf schwanken. In dieser Arbeit werden Untersuchungen vorgestellt, mit denen durch gezielte Modifikation der Strömungsverhältnisse im Bearbeitungsraum zur effizienten Entfernung der Partikel eine signifikante Steigerung von Laserschweißnahtqualität und Prozessstabilität erzielt werden soll. Zu diesem Zweck erfolgen systematische Experimente zur Erfassung der Luftströmungen und Prozessemissionen sowie zu ihrer Beeinflussung mit Hilfe geeigneter Zuluft- und Abluftkomponenten. Außerdem werden durch den Abgleich der experimentellen Ergebnisse mit CFD-Simulationen die Grundlagen für ein erweitertes Prozessverständnis sowie eine Methodik zur theoretisch fundierten Optimierung der Strömungsführung geschaffen.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-316206.html