Qualität von Schweißnähten durch grundlegende Untersuchung der Schmelzbaddynamik sichern

Mit dem Ziel, die neue grundlegende Ergebnisse im Bereich der Schweißtechnik zu erarbeiten, fördert die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) seit 1.1.2006 ein weiteres technisch bedeutendes Grundlagenforschungsprojekt am Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH). Schwerpunkt dieses Projektes ist, neue Erkenntnisse zu dem Einfluss von Prozessgasen und einzelnen Legierungselementen auf die Schmelzbaddynamik zu erarbeiten. Diese Erkenntnisse können dazu genutzt werden, die Prozesssteuerung und Qualitätssicherung beim Laserstrahl-Wärmeleitungsschweißen zu optimieren.

Zur Erfassung der Schmelzbadströmungen werden Markierungspartikel in das Schmelzbad eingebracht. Markierungspartikel und Schmelzbad werden gemeinsam mittels Röntgenstrahlung durchleuchtet. Da die Markierungspartikel die Röntgenstrahlen stärker als die Schmelze schwächen, erfolgt eine Art „Schattenwurf“ der Partikel. Dadurch ist es möglich, Schmelzbadströmungen zu verfolgen und zu erfassen.

Hierzu wird die Röntgenstrahlung mittels eines Bildwandlers in sichtbares Licht überführt und einer Hochgeschwindigkeitskamera zugeführt. Ein spezielles Auswertungssystem wird im Anschluss genutzt, um Bild für Bild die Partikelbahnen zu verfolgen, Geschwindigkeiten und Strömungsrichtungen zu bestimmen und deren Einfluss auf das Schmelzbadwachstum zu erfassen.

Im Vergleich zu konventionellen Schweißverfahren hat das Laserstrahl-Wärmeleitungsschweißen den Vorteil, dass beim Schweißen keine mechanische oder elektrische Beeinflussung der Schmelzbadoberfläche erfolgt. Aerodynamische Beeinflussungen der Schmelzbadoberfläche wie zum Beispiel beim Autogenschweißen fehlen völlig. Es können somit besonders gut die Einflüsse der Schweißumgebung beobachtet werden.

Bei den Untersuchungen werden Legierungselemente und Prozessgase technischer Relevanz eingesetzt. Die Forschungsarbeiten konzentrieren sich zunächst auf die Untersuchung von Schmelzbädern in Eisenbasiswerkstoffen. Weitere Werkstoffgruppen sollen nach Abschluss der Arbeiten im März 2007 auf Basis der neuen Erkenntnisse untersucht werden.

Wir danken der DFG für die Unterstützung des Projekts.
Kontakt:
Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH)
Michael Botts
Hollerithallee 8
D-30419 Hannover
Tel.: +49 511 2788-151
Fax: +49 511 2788-100
E-Mail: m.botts@lzh.de