Hochdurchsatz beim Auftragschweißen
28.04.2020

Laserstrahlung sorgt für sicherer Anbindung beim Doppeldrahtauftragschweißen. (Foto: LZH)

Beim Doppeldrahtauftragschweißen kann eine Schicht Material mit einer Abschmelzrate von mehr als 20 kg pro Stunde und geringer Aufmischung von unter fünf Prozent aufgetragen werden. Die physikalischen Grundlagen dahinter erforscht das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) nun zusammen mit dem Institut für Schweißtechnik und Fügetechnik (ISF) der RWTH Aachen in einem DFG-Projekt.

Das sogenannte LDNA-Verfahren (LDNA: laser assisted double wire welding with nontransferred arc) ist ein neuartiges Auftragschweißverfahren. Das Verfahren kombiniert zwei Methoden: Ein Lichtbogen schmilzt zwei Drahtelektroden auf. Ein Laserstrahl wärmt den Grundwerkstoff gleichmäßig vor und gewährleistet eine sichere Anbindung der Auftragschicht an den Grundwerkstoff. Außerdem beeinflusst der Laserstrahl die Schmelze positiv. Die Grundlagen hinter dem Prozess wollen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler nun im Projekt LDNA erforschen.

Höhere Auftragraten bei gleichzeitig geringer Aufmischung
Dabei werden sie unter anderem ein Prozessmodell entwickeln. Mithilfe dessen führen sie grundlegende Untersuchungen durch, um höhere Auftragraten bei gleichzeitig geringer Aufmischung des Grundwerkstoffes mit dem Auftragwerkstoff zu erreichen. Dazu werden die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des ISF die Mechanismen der Schmelzbadbeeinflussung simulieren. Experimentelle Untersuchungen der Teilprozesse sowie des Gesamtprozesses werden am LZH durchgeführt. Die dabei erhobenen Daten wollen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler nutzen, um das Simulationsmodell zu validieren. Ein besonderer Schwerpunkt liegt dabei auf der Wechselwirkung zwischen der Schmelzzufuhr durch den Lichtbogenprozess, den Strömungen im Schmelzbad und der Absorption der über einen Scanner bewegten Laserstrahlung. Die im Projekt gewonnenen Erkenntnisse zur Absorption der Laserstrahlung auf heißen Material wollen die Forscher dann auch auf weitere Verfahren übertragen.

Im Projekt „Ermittlung eines grundlegenden Verständnisses der Schmelzbadbeeinflussung beim Doppeldrahtauftragschweißen durch Laserstrahlung (LDNA: laser assisted double wire welding with nontransferred arc)“ arbeitet das LZH zusammen mit dem Institut für Schweißtechnik und Fügetechnik (ISF) der RWTH Aachen. Das Projekt wird gefördert von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG).

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