FT1_Klausur

Aufweitung des Rohstrahldurchmessers DS (z.B. Teleskop oder längerer Strahlweg vor Fokussieroptik)

- Beim Remote Welding wird mittels eines drehbaren Spiegels eine Positionierung des Laserstrahlfokus in der Ebene generiert

- Hochgeschwindigkeitssystem zur Erzeugung von Lasersteppnähten mit zu vernachlässigender Schweißnebenzeit

- Steht vorwiegend im Wettbewerb zum Widerstandspunktschweißen

- Schweißkonturen: Punkte, Stepp-, Kreis-, Halbkreis-, Kreuz-, und Wellennähte 

- besser Spaltüberbrückbarkeit (nichtodeale V-Fugen können gefüllt werden

- Beeinflussung der mechanisch-technologischen Eigenschaften in Naht- und Schmelzzone 

- Verringerung der Anforderung an die Genauigkeit der Nahtvorbereitung 

- gerinegrer Wärmeeintrag

- schneller

Eisen-Legierungen

Nickel-Legierungen

Durch kleine Korngrößen werden die mechanisch-technologischen Eigenschaften des Stahls verbessert
(kleine Körner -> viele Korngrenzen -> Hindernisse für die Versetzungsbewegung bei der Verformung (z.B. Zugversuch)

-> höhere Streckgrenze/ bessere Zähigkeitswerte) 

Beim Schweißvorgang mit Spitzenzündung wird durch das Aufsetzen der Spitze diese sofort abgeschmolzen und der Lichtbogen gezündet, ein Abheben des Bolzens entfällt. Ist die Bolzenfläche aufgeschmolzen wird der Bolzen auf das angeschmolzene Werkstück aufgesetzt. 

guckst du...

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guckst du...

• Widerstandsbolzenschweißen
• Reibbolzenschweißen
• Lichtbogen

Vorteile: höhere Abschmelzleistung, höhere Schweißgeschwindigkeit, bessere Spaltüberbrückbarkeit, geringere Streckenenergie, gute Entgasungsmöglichkeiten des Schmelzbades bei hohen Schweißgeschwindigkeiten

Nachteile: größerer Brenner, Bauteilzugänglichkeit schlechter, Anlagenkosten höher, gegenseitige Beeinflussung der Lichtbögen, Regelung der Lichtbogenstabilität aufwendiger 

Spaltlöten (< 200 µm bzw. < 500 µm)
Fugenlöten (> 500 µm)
Diffusionslöten
Auftraglöten

Löten durch feste Körper (Lötkolben)

Löten in Flüssigkeiten (Salzbadlöten)

Löten durch Gase (Flammlöten)

Löten durch Plasma (Lichtbogenlöten)

Löten mit Strahlen (Laserstrahl)

Löten durch elektrischen Strom (Widerstandslöten) 

Benetzung ist ein Verhalten von Flüssigkeiten bei Kontakt mit der Oberfläche von Festkörpern.

Überwiegen die Adhäsionskräfte die Kohäsionskräfte bei weitem, wird der Tropfen sich auf der Oberfläche vollständig ausbreiten, er wird sie vollständig benetzen.

guckst du...

- Härtewert in der WEZ bei einer bestimmten Abkühlgeschwindigkeit.

- Austenitisierungsbedingungen

- chem. Zusammensetzung

- Werkstoffkombinationen

- Aluminiumschweißen

- Dickblechapplikationen

guckst du...

+ kleine WEZ

+ geringer verzug

+ einseitig zugänglich

+ kein Zusatzwerkstoff

- Blaswirkung

Ein Bauteil aus metallischem Werkstoff ist schweißbar, wenn der Stoffschluss durch Schweißen mit einem gegebenen Schweißverfahren bei Beachtung eines geeigneten Fertigungsablaufes erreicht werden kann 

Kraftfluß im Bauteil

Werkstoffdicke

Korrosion 

Wekstoff mit gewähltem Verfahren schweißbar

Schweißfolge

Stahlwerkstoffe mit technischen Oberflächen reflektieren die Laserstrahlung bis zu 95 %. So ist bei niedrigen Intensitäten (I ≤ 106 W/cm2) allenfalls ein Aufschmelzen von Werkstückoberflächen bzw. -kanten und damit ein Wärmeleitungsschweißen geringer Tiefenwirkung möglich. Oberhalb einer Schwellintensität (I ≥ 106 W/cm2) findet dann ein Phasenübergang statt, und es entsteht ein laserinduziertes Plasma, welches einen Plasmakanal ausbildet. Durch diese entstehende Dampfkapillare wird auch weiter unterhalb der Werkstückoberfläche Energie eingebracht, so dass ein Tiefschweißeffekt erzielt wird. Der größte Teil der Schmelze umströmt die durch die Fügezone bewegte Kapillare, deren Schließen durch den Dampfdruck verhindert wird. Der Rest des Werkstoffs verdampft und kondensiert entweder an der Kapillarenwand oder strömt in ionisierter Form ab. Bei geeigneter Parameterwahl kann eine nahezu vollständige Energieeinkopplung in das Werkstück erzielt werden.

Beim CO2-Laser wird die Strahlung durch das Plasma, dessen Absorptionseigenschaften von der Strahlungsintensität und der Dichte des Dampfes abhängen, absorbiert. In Abhängigkeit von der Elektronendichte im Plasma und der eingestrahlten Laserintensität kann sich jedoch

jedoch Plasma von der Werkstückoberfläche lösen und die Bearbeitungszone abschirmen. Das Plasma heizt sich dabei so stark auf, dass nur noch ein Bruchteil der Laserstrahlung das Werkstück erreicht. Deshalb werden beim Schweißen mittels CO2- Laser zur Plasmakontrolle Gase eingesetzt. Deren Ionisationspotential sollte möglichst hoch liegen (gebräuchlich: Helium), da auch die Bildung so genannter "Schutzgasplasmen" möglich ist, welche die Energieeinkopplung wiederum verringern.

Festkörperlaser (Stab-, Faser- und Scheibenlaser) sowie Diodenlaser besitzen eine um den Faktor 10 kleinere Wellenlänge als CO2-Laser. Die Absorption der Strahlung erfolgt daher nicht im Plasma, sondern durch Mehrfachreflexion an der Schmelzfront des Plasmakanals. Die sehr feinen Partikel des Metalldampfes können sich über dem Werkstück jedoch zu größeren Partikeln agglomerieren und Strahlung absorbieren. Um diesen Verlust an Leistung im Werkstück zu verhindern werden in der Praxis Druckluftdüsen eingesetzt, die den Strahlengang „sauber“ halten. 

Wärmeleitungsschweißen (I ≤ 10^6 W/cm2)

Tiefschweißeffekt (I ≥ 10^6 W/cm2)

- Beim Remote Welding wird mittels eines drehbaren Spiegels eine Positionierung des Laserstrahlfokus in der Ebene generiert

- Hochgeschwindigkeitssystem zur Erzeugung von Lasersteppnähten mit zu vernachlässigender Schweißnebenzeit

- Steht vorwiegend im Wettbewerb zum Widerstandspunktschweißen

- Schweißkonturen: Punkte, Stepp-, Kreis-, Halbkreis-, Kreuz-, und Wellennähte 

1. CO2 Laser: λ = 10,6 μm

2. Festkörper-Laser: λ = 1030 – 1070 nm
(Dazu gehören Stablaser (1064 nm), Faserlaser (1070-1080 nm) und Scheibenlaser (1030 nm))

3. Dioden-Laser: λ = 800-980 nm (900 - 1070 nm bei neuen Bauformen) 

- kohärent

- monochromatisch

- parallel

Stahlwerkstoffe mit technischen Oberflächen reflektieren die Laserstrahlung bis zu 95 %. So ist bei niedrigen Intensitäten (I ≤ 106 W/cm2) allenfalls ein Aufschmelzen von Werkstückoberflächen bzw. -kanten und damit ein Wärmeleitungsschweißen geringer Tiefenwirkung möglich. Oberhalb einer Schwellintensität (I ≥ 106 W/cm2) findet dann ein Phasenübergang statt, und es entsteht ein laserinduziertes Plasma, welches einen Plasmakanal ausbildet. Durch diese entstehende Dampfkapillare wird auch weiter unterhalb der Werkstückoberfläche Energie eingebracht, so dass ein Tiefschweißeffekt erzielt wird. Der größte Teil der Schmelze umströmt die durch die Fügezone bewegte Kapillare, deren Schließen durch den Dampfdruck verhindert wird. Der Rest des Werkstoffs verdampft und kondensiert entweder an der Kapillarenwand oder strömt in ionisierter Form ab. Bei geeigneter Parameterwahl kann eine nahezu vollständige Energieeinkopplung in das Werkstück erzielt werden.

Beim CO2-Laser wird die Strahlung durch das Plasma, dessen Absorptionseigenschaften von der Strahlungsintensität und der Dichte des Dampfes abhängen, absorbiert. In Abhängigkeit von der Elektronendichte im Plasma und der eingestrahlten Laserintensität kann sich jedoch

jedoch Plasma von der Werkstückoberfläche lösen und die Bearbeitungszone abschirmen. Das Plasma heizt sich dabei so stark auf, dass nur noch ein Bruchteil der Laserstrahlung das Werkstück erreicht. Deshalb werden beim Schweißen mittels CO2- Laser zur Plasmakontrolle Gase eingesetzt. Deren Ionisationspotential sollte möglichst hoch liegen (gebräuchlich: Helium), da auch die Bildung so genannter "Schutzgasplasmen" möglich ist, welche die Energieeinkopplung wiederum verringern.

Festkörperlaser (Stab-, Faser- und Scheibenlaser) sowie Diodenlaser besitzen eine um den Faktor 10 kleinere Wellenlänge als CO2-Laser. Die Absorption der Strahlung erfolgt daher nicht im Plasma, sondern durch Mehrfachreflexion an der Schmelzfront des Plasmakanals. Die sehr feinen Partikel des Metalldampfes können sich über dem Werkstück jedoch zu größeren Partikeln agglomerieren und Strahlung absorbieren. Um diesen Verlust an Leistung im Werkstück zu verhindern werden in der Praxis Druckluftdüsen eingesetzt, die den Strahlengang „sauber“ halten. 

Wärmeleitungsschweißen (I ≤ 10^6 W/cm2)

Tiefschweißeffekt (I ≥ 10^6 W/cm2)

- Beim Remote Welding wird mittels eines drehbaren Spiegels eine Positionierung des Laserstrahlfokus in der Ebene generiert

- Hochgeschwindigkeitssystem zur Erzeugung von Lasersteppnähten mit zu vernachlässigender Schweißnebenzeit

- Steht vorwiegend im Wettbewerb zum Widerstandspunktschweißen

- Schweißkonturen: Punkte, Stepp-, Kreis-, Halbkreis-, Kreuz-, und Wellennähte 

1. CO2 Laser: λ = 10,6 μm

2. Festkörper-Laser: λ = 1030 – 1070 nm
(Dazu gehören Stablaser (1064 nm), Faserlaser (1070-1080 nm) und Scheibenlaser (1030 nm))

3. Dioden-Laser: λ = 800-980 nm (900 - 1070 nm bei neuen Bauformen) 

- kohärent

- monochromatisch

- parallel

guckst du...

+ minimale thermische Belastung
+ geringer Verzug
+ Schweißen fertig bearbeiteter Teile möglich

+ Schweißen an schwer zugänglichen Stellen

+ unterschiedliche Werkstoffe schweißbar

- aufwendige Nahtvorbereitung
- exakte Positionierung notwendig

- Aufhärtungsgefahr
- Rissgefahr
- Al, Cu schwer schweißbar 

+ hohe Leistungsdichte
+ hohe Schweißgeschwindigkeit

- hohe Reflexion an Metallen
- begrenzte Einschweißtiefe ( 25 mm) 

+ kurze Taktzeiten
+ gut automatisierbar

- Schutz vor Laserstrahlung notwendig
- hohe Investitionskosten

guckst du

Neben der Pinchkraft wirken im Lichtbogenraum weitere Kräfte und Effekte, die jedoch für die Tropfenformung und Ablösung von z.T. geringerer Bedeutung sind. Diese sind:

- elektromagnetische Kräfte

- Viskosität

- Oberflächenspannung

- elektrostatische Kräfte