Neuartiges Verfahren zum druckdichten Laserstrahlschweißen von Aluminium aus Atmosphären-Druckguss

Moderne Leichtmetall-Gusskomponenten tragen in entscheidendem Maße zum konstruktiven Leichtbau bei gleichzeitig hoher Funktionsintegration der Bauteile bei. Für Leichtmetall-Legierungen auf Al- bzw. Mg-Basis wird dabei überwiegend das Atmosphären-Druckgießverfahren eingesetzt. Insbesondere dünnwandige Querschnitte bieten die Möglichkeit, filigrane Rippen zur Erhöhung der Bauteilsteifigkeit auszubilden oder stellen die Schnittstelle für Anschlusskomponenten dar. Diese Entwicklung steht im Einklang mit den Erfolgen, die bei der Gewichtsreduzierung von modernen Fahrzeugen aktuell erzielt werden. Andererseits gelten Druckgussbauteile bedingt durch den Herstellungsprozess als schwer bis nicht schmelzschweißbar. Gründe dafür sind u. a. verfahrensbedingt eingeschlossene Gase, die als Lunker oder Poren auftreten und unter hohem Druck stehen. Während des Schweißprozesses kommt es verstärkt zu Porenbildung im Schweißgut und stochastisch zu Auswürfen, die einem bestimmungsgemäßen Einsatz des Bauteils entgegenstehen. Um die genannten Probleme zu überwinden, wurde am Fraunhofer IWS ein Lösungsansatz entwickelt, mit dem der Schweißprozess aktiv durch hochfrequente Strahloszillation beeinflusst wird. Mit dieser Technologie besteht erstmals die Möglichkeit, qualitativ hochwertige Laserstrahlschweißverbindungen reproduzierbar zu erzeugen, die durch herkömmliches Laserstrahlschweißen nicht realisierbar waren. Die drastische Reduzierung von Poren im Schweißgut sowie die sichere Vermeidung von Schmelzbadauswürfen standen im Mittelpunkt der Untersuchungen, um die Erzeugung qualitätsgerechter Schweißverbindungen zu ermöglichen. 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.