Potentiale der zeitlichen Leistungsmodulation beim Laserstrahlschweißen von Rundstangen

Autor: Kamil Jan Grajczak

ISBN: 978-3-69030-077-3

Dissertation, Leibniz Universität Hannover, 2025

Herausgeber der Reihe: Stefan Kaierle, Dietmar Kracht

Band-Nr.: LZH 02/2025

Umfang: 108 Seiten, 58 Abbildungen

Schlagworte: Leistungsmodulation, Rundstangen, Laserstrahlschweißen

Kurzfassung: In der vorliegenden Arbeit wird untersucht, inwieweit zeitliche Leistungsmodulation beim Laserstrahlschweißen von Rundstangen Anwendung finden kann. Ziel ist die Erhöhung der Prozessstabilität und die Reduzierung des Wärmeeintrags. Das untersuchte Probenmaterial besteht aus Rundstangen von Ø 20 mm bis Ø 40 mm Durchmesser verschiedener Stahlwerkstoffe und einer Nickelbasislegierung zur Untersuchung von Blindschweißungen und Mischverbindungen. Die Untersuchungsmethoden beinhalten metallographische Längs- und Querschliffe, Prozessbeobachtung mittels Hochgeschwindigkeitskamera, Detektion des Verlaufs der Keyholetiefe sowie den Vergleich mit theoretischen Berechnungen. Damit wird die Untersuchung periodischer Strukturen und Ereignisse ermöglicht. Die Ergebnisse umfassen die Identifizierung charakteristischer Prozessbereiche in Abhängigkeit von Modulationsfrequenz, -tiefe und Leistungsgradient. Bei intensiver Modulation wird erfolgreich die Einschweißtiefe erhöht, die Nahtbreite sowie -länge verringert und die Prozesseffizienz erhöht. Der Wirkmechanismus wird durch Detektion des Verlaufs der Keyholetiefe nachgewiesen. Er basiert auf der intensiveren Verdampfung von Schmelzeausbuchtungen an der Vorderwand des Keyhole sowie auf der Wechselwirkung der Modulationsintensität mit der Trägheit des Keyhole.