Adaptierte Strömungsführung zur Steigerung von Prozessstabilität und Schweißnahtqualität beim Remote-Laserstrahlschweißen metallischer Werkstoffe
Proc. GALA 2017
67-1-67-8
2017
Type: Zeitschriftenaufsatz (non-reviewed)
Abstract
Laserstrahlquellen hoher Ausgangsleistung und Strahlqualität wie z.B. Faser- und Scheibenlaser begünstigen die Entwicklung von Schweißprozessen bei großen Arbeitsabständen, speziell im sogenannten Remote-Verfahren. Eine Herausforderung bei der Auslegung derartiger häufig ohne Schutzgase ausgeführter Schweißprozesse stellen störende Wechselwirkungen der Laserstrahlung mit den freigesetzten Prozessemissionen dar. Diese können zu signifikanten Qualitätseinbußen mit reduzierten Einschweißtiefen bis hin zu Fehlschweißungen führen. Weiterhin können die auftretenden Schweißrauche eine gesundheitliche Gefährdung für die Beschäftigten darstellen und im Dauerbetrieb Anlagenkomponenten derart verunreinigen, dass ein hoher Reinigungsaufwand entsteht. Folglich erfordern optimierte Konzepte für Remote-Laserstrahlschweißanwendungen unter industriellen Fertigungsbedingungen eine effiziente Luftströmungsführung innerhalb der Bearbeitungskabine. Adäquate Kriterien für eine optimal gestaltete Kabinenlüftung waren bisher jedoch nur unzureichend untersucht. Entsprechend werden hier Ergebnisse von Untersuchungen zu dieser Fragestellung vorgestellt, in denen basierend auf experimentellen und numerischen Methoden maßgebliche Zusammenhänge zwischen Prozess- und Steuergrößen erstmals auch quantitativ beschrieben sind. Exemplarisch wird das Konzept einer räumlichen Abtrennung des prozessnahen Bereiches vom Rest der Bearbeitungskabine diskutiert, mit welchem eine signifikante Effizienzsteigerung bei der Luftströmungsführung sowie eine wirtschaftlich relevante Reduzierung des erforderlichen Reinigungsaufwands erreicht werden kann.