Prozessfähigkeitserhöhung und Fehlerreduktion beim Laserstrahl-Mikroschweißen mit örtlicher Leistungsmodulation

Durch die Überlagerung einer (globalen) Vorschubbewegung mit einer hochfrequenten kreisförmigen Rotationsbewegung beim Laserstrahlmikroschweißen ergeben sich erweiterte Möglichkeiten in der Anpassung der Eigenschaften der erzeugten Schweißnähte sowie eine Beeinflussung entstehender Nahtunregelmäßigkeiten. Diese Technik wird auch als örtliche Leistungsmodulation (Spatial Power Modulation – SPM) oder Schweißen mit Strahloszillation bezeichnet. Die Stellgrößen des Schweißprozesses Leistung und Schweißgeschwindigkeit werden durch die Prozessparameter Oszillationsamplitude (entspricht dem Radius der Kreisbewegung) und Oszillationsfrequenz (entspricht der Frequenz, mit der die Kreisbewegung abgefahren wird) ergänzt. Durch diese Ergänzung können die technisch sinnvoll nutzbaren Grenzen von Leistung und Schweißgeschwindigkeit verschoben werden, somit kann eine Erweiterung des nutzbaren Prozessparameterbereichs erzielt werden.
Die Zusammenhänge zwischen den Prozessparametern und den geometrischen Nahteigenschaften sowie entstehenden Nahtunregelmäßigkeiten (z.B. Aufhärtung, Poren- und Rissbildung) werden im Rahmen der Arbeit untersucht und dargestellt. Die einzelnen Prozessparameter werden hinsichtlich ihrer jeweiligen Effektstärken zur Erzielung definierter Nahtquerschnitte eingeordnet. Dabei wird auch der Einfluss der örtlichen Leistungsmodulation auf die Prozessstabilität betrachtet.