Laserschweißeignung Von Aluminiumwerkstoffen Für Anwendungen Im Leichtbau

ISBN-13: 9783519062264 / Niemiecki / Miękka / 1996 / 203 str.

Hans-Jurgen Rapp

Opis

Aufgrund der Forderungen nach Gewichts- und Kosteneinsparungen sowie nach hoher Recyclebarkeit finden Aluminiumwerkstoffe im Verkehrs-und Transportwesen einen immer breiter werdenden Einsatzbereich. Neben den schon traditionellen Gebieten des Flugzeugbaus und der Raumfahrt erschliessen sich derzeit auch zunehmend Anwendungen im Strassenfahr zeugbau. Im Mittelpunkt des Interesses steht dabei der Karosserieleichtbau mit Aluminium 1], 2]. Obwohl dieser Werkstoff und seine Legierungen in Verbindung mit neuen Konstruktions-, z.B. "Space-Frame"-Bauweise, und werkstoffspezifischen Fertigungstechniken, z.B. Strang pressen von Profilen oder Druckgiessen, viele Vorteile gegenuber Stahl und Kunststoffen bietet, ist der entscheidende Durchbruch im Automobilbau noch nicht erfolgt. Als Ursache fur die mangelnde Durchsetzungsfahigkeit werden neben den hoheren Material-und Verarbei tungskosten hauptsachlich der mangelnde Entwicldungsstand in der Fugetechnik dieser Materialgruppe genannt 3], 4]. Mit konventionellen Verbindungstechniken lassen sich die hohen Anforderungen an Prazision, Qualitat, Effizienz und Flexibilitat nur schwer erfullen. Der Erfolg von Aluminium als Leichtbauwerkstoff ist daher unmittelbar an die Verftigbarkeit bzw. Weiterentwicklung geeigneter Fugetechniken geknup

Spis treści

1 Einleitung.- 2 Laserschweißen im Aluminium-Leichtbau: Grundlagen und Stand der Technik.- 3 Zielsetzung und Vorgehensweise.- 4 Versuchseinrichtungen und -durchführung.- 5 Einfluß der Werkstoffeigenschaften auf den Tiefschweißeffect.- 6 Prozeßinstabilitäten und Nahtimperfektionen.- 7 Metallurgische Eigenschaften und Laserschweißeignung.- 8 Mechanische Eigenschaften leichtbautypischer Stoßarten.- 9 Applikationsbeispiele für den Einsatz des Laserschweißens im Aluminium-Leichtbau.- 10 Zusammenfassung.- Anhang: Thermodynamische Daten.- Literatur.

Blurb

Der mangelnde Kenntnisstand über den Einfluß der Werkstoffeigenschaften auf den Bearbeitungsprozeß bzw. das Bearbeitungsergebnis war bisher ein großes Hindernis für die industrielle Nutzung des Laserstrahlschweißens von Aluminiumlegierungen im Leichtbau. Vor diesem Hintergrund wird in der vorliegenden Arbeit eine umfassende Charakterisierung der Laserschweißeignung dieser Materialgruppe erstellt und die oben erwähnte Lücke dadurch geschlossen. Zuerst werden basierend auf einer Analyse der prozeßbestimmenden Werkstoffeigenschaften Maßnahmen zur Verfahrensoptimierung abgeleitet. Die Untersuchungsergebnisse demonstrieren den großen Einfluß der Strahlparameter auf Prozeßeffizienz und -verhalten. Es wird ein thermodynamischer Ansatz vorgestellt, mit welchem der Einfluß der Legierungselemente auf den Tiefschweißprozeß quantitativ beschrieben werden kann. Anhand experimenteller Untersuchungen und unter Einbeziehung theoretischer Prozeßmodelle wird gezeigt, daß das Tandem-Laserstrahlschweißen ein effektives Verfahren zur Prozeßstabilisierung beim Tiefschweißen und damit zur Vermeidung von Prozeßporen und Schmelzauswürfen ist. In einem weiteren Teil der Arbeit werden die metallurgischen Eigenschaften von Aluminiumleichtbauwerkstoffen bei der Laserbearbeitung und ihre Auswirkungen auf die Tragfähigkeit leichtbautypischer Stoßarten betrachtet. Abschließend werden die Grundlagenerkenntnisse auf zwei konkrete Anwendungsfälle im Karosserieleichtbau - Tallored Blanks und Knet/Guß-Verbindungen bei Space-Frame-Strukturen - übertragen und ein Vergleich mit konventionell gefügten Verbindungen durchgeführt. Inhalt Aluminium-Leichtbau im Verkehrswesen - Tiefschweißeffekt - Schmelzschweißeignung - Strahlqualität und -leistung - Einfluß leichtflüchtiger Legierungselemente auf den Tiefschweißeffekt - Prozeßporen und Schmelzauswürfe - Prozeßstabilisierung durch Zweistrahltechnik - Werkstoffve