Kontrolle der Schmelzbadform beim Laserschweißen

Zusammenfassung Beim Laserschweißen ist das Erreichen von hoher Produktivität und Präzision eine relativ einfache Aufgabe; jedoch ist es nicht immer offensichtlich, wie man fehlerfreie Schweißnähte erzielen kann. Die lokalisierten Laser-Energien fördern schmale Schmelzbecken mit steilen Temperaturgradienten, die zusätzlich durch die Dampfwolke angeregt werden, was potenziell zu vielen Instabilitäten und Defekten führen kann. In den letzten Jahren wurden viele Techniken demonstriert, wie die Qualität und Toleranz des Laserschweißens verbessert werden können, wie Wobble-Schweißen oder hybride Prozesse. Um das volle Potenzial von Lasern auszuschöpfen, müssen wir verstehen, wie wir die Laserenergie an die Prozess- und Materialanforderungen anpassen können. Das Verständnis und die Kontrolle des Schmelzflusses sind einige der wichtigsten Aspekte beim Laserschweißen. In dieser Arbeit wird das Ergebnis eines umfangreichen Forschungsprogramms diskutiert, das sich mit dem Verständnis der Dynamik des Schmelzbeckens und der Kontrolle der Nahtform beim Laserschweißen befasst. Die Ergebnisse instrumentierter Experimente, unterstützt durch computergestützte Strömungsmodellierung, geben Einblick in die grundlegenden Aspekte der Bildung des Schmelzbeckens, der Fließrichtung, des Schmelzens des Grundmaterials und der Wahrscheinlichkeit der Defektbildung im Material bei der Laserinteraktion. Die Arbeit trägt zu einem besseren Verständnis der bestehenden Prozesse sowie zur Entwicklung einer neuen Reihe von Prozessregimen mit höherer Prozessstabilität, verbesserter Effizienz und höherer Produktivität als beim Standard-Laserschweißen bei. Mehrere Beispiele, einschließlich ultra-stabiler Schlüssel-Loch-Schweißen und Wobble-Schweißen sowie eines hocheffizienten Laser-Draht-Schmelzverfahrens, werden demonstriert. Darüber hinaus präsentieren die Autoren einen neuen Schweißprozess, der aus einem neuen Konzept der Kontrolle des Schmelzflusses und der -form durch dynamische Strahlformung abgeleitet ist. Der neue Prozess hat sich als vorteilhaft bei Schweiß-, Beschichtungs- und Reparaturanwendungen erwiesen.