Qualität von Schweißnähten durch grundlegende Untersuchung der Schmelzbaddynamik sichern
24.11.2006

Abb. 1: Entgegengesetzte Schmelzbadströmungen in unterschiedlichen Werkstoffen (oben: TiAl6V4 und unten: S235JR)

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.

Pressemitteilung zum Download: 
Business Development & Communications Abteilung
Michael Botts
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Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) ist eine durch Mittel des Niedersächsischen Ministeriums für Wirtschaft, Arbeit und Verkehr unterstützte Forschungs- und Entwicklungseinrichtung auf dem Gebiet der Lasertechnik.