Gas- Und Magnetofluiddynamische Maßnahmen Zur Beeinflussung Der Nahtqualität Beim Laserstrahlschweißen

ISBN-13: 9783519062479 / Niemiecki / Miękka / 1999 / 133 str.

Markus Kern; Markus Kern

Opis

Das Laserstrahlschweissen zahlt heute zu den modernsten Verfahren der Fugetechnik. Mit der Realisierung des ersten Laborlasers I] fiel 1960 der Startschuss zur Entwicklung der zum Schweissen benotigten Laserstrahlquellen. Seit damals wurden immer leistungsflihigere und zuverlassigere Strahlquellen entwickelt, so dass heute fi1r den industriellen Einsatz Laser mit Strahlleistungen bis zu 40 kW (C0-Laser) verrugbar sind. Inzwischen werden per annum 2 weltweit etwa 8000 neue Lasersysteme fiir die Materialbearbeitung installiert 2]. Diese Nachfrage nach Laseranlagen und der Nutzen dieser Anlagen ist aber nicht nur das Verdienst der Entwicklung besserer Strahlquellen, sondern vor allem der seit den 70er Jahren parallel dazu entwickelten und verfeinerten Verfahren der Lasermaterialbearbeitung. Das La serstrahlschweissen ist nur eine von vielen innovativen Einsatzmoglichkeiten des Strahlwerk zeugs Laser. Trennen (Schneiden), Bohren, Beschichten, Abtragen und Harten etc. mit Laser strahlung sind Fertigungsverfahren, die langst in der industriellen Serienproduktion fest eta bliert sind 3]. Kennzeichnend fiir das Laserstrahlschweissen sind die damit zu erzielenden Einschweisstiefen bei gleichzeitig geringen Schweissnahtbreiten (Tiefe/Breite bis ca. 6: 1). Das Laserstrahl schweissen steht damit in direkter Konkurrenz zum Elektronenstrahlschweissen, bei dem dieser "Tiefschweisseffekt" schon 1958 entdeckt wurde und das angefangen von der Feinwerktech nik bis hin zum Maschinenbau mit tonnenschweren Werkstucken Anwendung fmdet 4]. Es ist auch gerade das Elektronenstrahlschweissen, das zunehmend durch das Laserstrahlschweis sen substituiert und zur Nischenanwendung ver

Spis treści

1 Einleitung.- 1.1 Phänomenologie des Laserstrahlschweißens.- 1.2 Zielsetzung und Aufbau der Arbeit.- 2 Wirkung des Schutzgases beim Laserstrahlschweißen.- 2.1 Kapitelübersicht.- 2.2 Bedeutung der Schutzgase beim Schmelzschweißen im allgemeinen.- 2.3 Die besondere Aufgabe der Schutzgase beim Laserstrahlschweißen.- 2.3.1 Kontrolle der Energieeinkopplung.- 2.3.2 Schutzgasdüsen zum Laserstrahlschweißen.- 2.3.2.1 Visualisierung der Strömungsverhältnisse.- 2.3.3 Querjet zum Schutz der Optik vor Schweißspritzern.- 2.3.3.1 Querjetkonzept.- 2.3.3.2 Sogwirkung.- 2.3.4 Prozeßstabilität durch optimierte Schutzgasführung.- 2.3.5 Einsatzbeispiele.- 2.4 Kapitelzusammenfassung.- 3 Schmelzbadströmung und Prozeßstabilität.- 3.1 Kapitelübersicht.- 3.2 Die Antriebsmechanismen der Schmelzbadströmung.- 3.3 Simulation der Schmelzbadströmung.- 3.3.1 Einfluß der Oberflächenspannung.- 3.4 Schmelzbaddynamik.- 3.5 Kapitelzusammenfassung.- 4 Magnetofluiddynamische Mechanismen.- 4.1 Kapitelübersicht.- 4.2 Phänomenologische Beschreibung.- 4.3 Grundlagen.- 4.3.1 Hartmann-Strömung.- 4.3.1.1 Hartmann-Zahl.- 4.3.2 Laminarisierung durch MFD.- 4.3.2.1 Stuart-Zahl.- 4.3.2.2 Prozeßfenster der Laminarisierung.- 4.3.3 Kapitelzusammenfassung.- 5 Magnetisch gestütztes Laserstrahlschweißen (MGL).- 5.1 Form der Prozeßföhrung.- 5.1.1 Technische Realisierung.- 5.1.2 Verschiebung der Humping-Grenze.- 5.1.3 Oberraupenqualität.- 5.1.4 Nahtformung.- 5.1.5 Prozeßstabilität.- 5.1.6 Spritzerbildung.- 5.1.7 Gefügeausbildung unter Einfluß des Magnetfelds.- 5.1.8 Erkenntnisse.- 5.2 Einfluß der Magnetfeldorientierung.- 5.2.1 Hypothese.- 5.2.2 Messungen mit Hall-Effekt-Sensor.- 5.2.3 Messung der Magnetfeldänderung.- 5.3 Messungen beim Schweißen mit Nd:YAG-Laserstrahlung.- 5.3.1 Zusammenfassung.- 5.4 Modellvorstellung.- 5.4.1 Quelle der Spulensignale.- 5.4.2 Ursache des elektrischen Stroms.- 5.4.3 Stromdichteverteilung.- 5.5 Beeinflussung der Energieeinkopplung durch das Magnetfeld.- 5.5.1 Einfluß des Magnetfelds auf die Plasmaströmung.- 5.5.2 Experimentelle Verifizierung.- 5.5.3 Erkenntnisse.- 5.6 Kombination des MGL mit Lichtbogen-Schweißverfahren.- 5.7 Kapitelzusammenfassung.- 6 Zusammenfassung.- 7 Anhang.- 7.1 Magnetischer Widerstand.- 7.2 Feldstärkeverteilung.- 7.3 Hochaufgelöste Spulensignale.- 8 Literatur.

Blurb

Aus dem Inhalt Einleitung Wirkung des Schutzgases beim Laserstrahlschweißen Schmelzbadströmung und Prozeßstabilität Magnetofluiddynamische Mechanismen Magnetisch gestütztes Laserstrahlschweißen (MGL Zusammenfassung Anhang: Magnetischer Widerstand - Feldstärkeverteilung - Hochaufgelöste Spulensignale Literatur