Laserstrahlschweißen von Stahl und Aluminium mittels eines Nd:YAG Lasers

Abstract

Ziel dieser Diplomarbeit ist die Untersuchung von Stahl - Aluminium Verbindungen mittels des Verfahren des Laserschweißens. Am Institut für Umformtechnik und Hochleistungslasertechnik (E345) wurde schon letztes Jahr versucht, solche Schweißungen durchzuführen, jedoch zum größten Teil erfolglos. Leider konnten mit dem Laser keine reproduzierbaren Ergebnisse erzielt werden, was bedeutet, dass man keine genauen Angaben/ Parametereinstellungen definieren konnte, um anhand dieser quasi per Kochrezept eine ordentliche Schweißnaht erstellen zu können.<br />Bei dieser Diplomarbeit soll das Laserstrahlschweißen von Stahl - Aluminium Verbindungen mittels eines so genannten Nd:YAG Lasers untersucht werden. Die vorigen Versuche wurden mittels eines CO2 Lasers durchgeführt. Aufgrund dieser Ergebnisse und der Erkenntnisse aus einer Dissertation aus Bremen ist anzunehmen, dass man mit diesem Laser erfolgreiche Ergebnisse erzielen sollte.<br />Das Hauptproblem beim Schweißen dieser Materialpaarung stellt das Entstehen so genannter intermetallischer Phasen dar. Diese sind hochgradig spröde und führen beim erhöhten Auftreten unvermeidlich zu starken Rissen im Gefüge. Neben dem Ziel, Schweißnähte am Institut reproduzierbar herzustellen, stellt die Untersuchung derartiger intermetallischer Phasen einen weiteren Kernpunkt dieser Arbeit dar.<br />Stahl - Aluminium Verbindungen sind für die Industrie von großer Bedeutung. Dies Implementation dieser Verbindung ist eine einfache Methode um an verschiedensten Stellen, wo die Festigkeitswerte von Aluminium ausreichend sind, einfach und schnell Gewicht einzusparen. Die Schweißtechnik ist in diesem Gebiet erst rudimentär eingeführt, da derartige Verbindungen lange Zeit als nicht schweißbar galten. Die grundlagen- und anwendungsbezogenenen Entwicklungen beziehen sich sowohl auf verschiedenste Prozessentwicklungen als auch auf die Untersuchung und Modellierung des Werkstoffverhaltens.<br />Mittels des Laserstrahlschweißens solcher Verbindungen könnten neben den Vorteilen, die solche Verbindungen an sich schon darstellen, auch noch die Vorteile der Laserbearbeitung genutzt werden. Es handelt sich beim Schweißen von Aluminium und Stahl um ein Fachgebiet, mit dem sich schon zahlreiche Wissenschaftler und Praktiker beschäftigt haben. Deswegen ist es auch nicht verwunderlich, dass einschlägige Literatur seit den sechziger Jahren des vorigen Jahrhunderts vorhanden ist.<br />