Laserstrahlschweißen verzinkter Stahlbleche im Überlappstoß mit Mehrbadtechnik - MultiZink

IGF-Vorhaben-Nr.: 19.940 N

Laufzeit: 01.02.2018 - 31.08.2021

Forschungseinrichtungen:

Institut für Füge- und Schweißtechnik

Fachgebiete:

MB Fertigungstechnik, auch: Umformtechnik, Fügetechnik, Oberflächentechnik,
KB Werkstoffe, Materialien

HA Fahrzeug- und Verkehrstechnologien, auch: Antriebstechnik,
FD Ressourceneffizienz, Rohstoffe (außer Energie)

Wirtschaftszweige:

26 Herstellung von Datenverarbeitungsgeräten, elektronischen und optischen Erzeugnissen, 29 Herstellung von Kraftwagen und Kraftwagenteilen

30 Sonstiger Fahrzeugbau, 28 Maschinenbau

Vorhabenbeschreibung:

Das Laserstrahlschweißen verzinkter Stahlbleche im Überlappstoß stellt eine wirtschaftlich hoch relevante Fügeaufgabe dar. Hierbei führen die unterschiedlichen Schmelzpunkte von Grundwerkstoff (Stahl) und Beschichtung (Zink) zu einer Störung der Dampfkapillare beim Laserstrahlschweißen, so dass Schmelzbadauswürfe, Durchschüsse und Schweißspritzern resultieren. Stand der Technik zur Vermeidung dieser Defekte ist das aufwändige Einstellen von Entgasungsspalten, die eine gerichtete Verdampfung des Zinks in der Zwischenlage ermöglichen. In der Vergangenheit wurden verschiedene Ansätze untersucht, die einen Entfall des Entgasungsspaltes forciert haben, um die Kosten der Vorarbeit zu reduzieren. Bisher konnte sich kein Ansatz in der industriellen Praxis etablieren, so dass das Laserstrahlschweißen überwiegend mit voreingestelltem Entgasungsspalt angewendet wird. Ein neuartiger, vielversprechender Ansatz zum einstufigen Schweißen verzinkter Bleche im Überlappstoß ohne voreingestellten Entgasungsspalt ist das Trifokalschweißen. Durch das Schweißen mit Schmelzbadtrennung wurden in Stichversuchen bereits Schweißnähte ohne innere und äußere Schweißnahtdefekte erzielt. Übergeordnetes Ziel des Vorhabens ist daher die systematische Analyse der grundlegenden Wirkzusammenhänge beim Schweißen verzinkter Bleche mit Mehrbadtechnik und die darauf aufbauende Entwicklung eines Laserstrahlschweißprozesses zum Schweißen verzinkter Bleche im Überlappstoß mit Schmelzbadtrennung ohne voreingestellten Entgasungsspalt an Atmosphäre. Mit Hilfe der Projektergebnisse wird das Anwendungsspektrum der Lasertechnik um eine wirtschaftlich hoch relevante Schweißaufgabe erweitert. Dabei können Anwender (OEMs, Lohnschweißbetriebe) ihre Kosten deutlich minimieren und eine Senkung des Verbindungsgewichts erzielen. Dadurch wird eine gesteigerte Nachfrage nach Anlagentechnik (Optiken, Mehrkernfasern, etc.) generiert, die nachweislich KMU des verarbeitenden Gewerbes nutzt.