Optimierung des Laserstrahlschweißens
Das Potenzial der Ultraschallwellenüberlagerung zur Verbesserung der Eigenschaften des Laserstrahlschweißens wurde mithilfe von stationären und beweglichen Piezoshaker-Systemen am Fachgebiet Trennende und Fügende Fertigungsverfahren (tff) der Universität Kassel untersucht. Ein Beispiel hierfür ist der hier vorgestellte Versuch an der hochfesten Stahllegierung 22MnB5. Eine Anpassung an andere Schweißverfahren und Werkstoffe ist möglich.
Es wurden die Einflüsse der verschiedenen Anregungsparameter des Piezoshakers auf die Überlagerung von Ultraschallwellen untersucht, z. B. die Verteilung der AlSi-Beschichtungspartikel innerhalb der Fügezone sowie die Eigenschaften der Schweißnaht [1].
Das isi-sys Piezoshaker-System wurde für die Überlagerung bewegter Wellen verwendet, wie in Abbildung 1 gezeigt. Das System besteht aus einem 2-Kanal-Piezoverstärker der Serie HPDA-0-180-2C und zwei Piezoshakern der Serie PS-W-02. Die Piezoshaker sind über eine Halterung fest mit der Laseroptik verbunden und werden relativ zur Bauteiloberfläche in einem definierten Abstand zum Laserstrahl positioniert. Mittels pneumatischer Zylinder werden sie mit definierter Kraft auf die Bauteiloberfläche gepresst. Unebenheiten und Dickenunterschiede der Fügepartner können so ausgeglichen werden.
Abb. 1 (links): Die Verteilung der AlSi-Beschichtung im Vergleich ohne (a) und (c) und mit (b) und (e) Einfluss einer Ultraschallwellenüberlagerung durch einen isi-sys Piezoshaker während des Laserstrahlschweißens mit Falschfarbenbildern der EDS-Analyse (d) und (f) [1]
Abb. 2 (rechts): Überlagerte REM-Bilder und geschnittene inverse Polfiguren-Abbildungen (IPFM) einer Schweißnaht ohne (a) und mit Ultraschallüberlagerung (b), gemessen mit Elektronenrückstreubeugung, dargestellt als inverse Polfigur in Z-Richtung [1]
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