Optimierte Luftströmungsführung beim Remote-Laserstrahlschweißen. Teil I: Experimentelle Untersuchungen

Die beim Remote-Laserstrahlschweißen metallischer Werkstoffe mit Faser- oder Scheibenlasern hoher Ausgangsleistung und Strahlqualität entstehenden Schweißrauche gelangen bei vielen in der Industrie genutzten Anlagenkonstellationen (offene, teilgeschlossene, vollständig gekapselte Prozesse) unkontrolliert in den Laserstrahlengang. Damit verbunden ist eine abnehmende und im Nahtverlauf schwankende Einschweißtiefe, größtenteils bedingt durch die Wechselwirkung mit dem hohen Anteil feiner und ultrafeiner Partikel. Insbesondere 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 im Strahlengang, so dass die Laserleistungsdichte an der Werkstückoberfläche räumlich und zeitlich fluktuiert. Ziel der im Folgenden beschriebenen experimentellen Untersuchungen ist die Steigerung von Schweißnahtqualität und Prozesseffizienz beim Remote-Laserstrahlschweißen metallischer Werkstoffe. Neben der globalen Raumlüftung werden zur effizienten Entfernung der Schweißrauche und -spritzer aus dem Strahlengang geeignete Anpassungen der Zuluft-, Erfassungs- und Absaugkomponenten evaluiert. Damit werden Ansätze für eine optimierte und ressourcenschonende Strömungsführung im Bearbeitungsraum abgeleitet. Letztlich lässt sich auf diese Weise eine langzeitige Prozessstabilisierung erreichen und die Schweißgeschwindigkeit signifikant erhöhen.