Schneiden und Schweißen von Aluminiumwerkstoffen mit Festkörperlasern für den Karosseriebau

In der Arbeit werden Lösungen für die Anwendung von Festkörperlasern hoher Strahlleistung an Aluminiumblechen entwickelt, wie sie im Bereich der Kraftfahrzeugherstellung mit großen Produktionszahlen und dementsprechend kurzen Taktzeiten aus wirtschaftlichen Gesichtspunkten gefordert werden. Dabei werden ausgehend von typischen Anwendungsbeispielen für den Karosserieleichtbau die Laserstrahlschneidbarkeit und die -schweißbarkeit von Aluminiumlegierungen im Hinblick auf hohe Prozeßsicherheit behandelt.
Im Hinblick auf die Nahtausbildung beim Schweißen wird eine qualitativ beschreibende Modellvorstellung angegeben, die vom Einfluß der Oberflächenspannung und Schmelzbadströmung ausgeht. Während die Höhe der Oberflächenspannung in erster Linie über die Rauheit der Nahtoberfläche entscheidet, führen die durch den Temperaturgradienten der Oberflächenspannung erzeugten thermokapillaren Schmelzbadströmungen entsprechend den entwickelten Modellvorstellungen zu Unterschieden hinsichtlich der Prozeßsicherheit, wie Schweißnahtfehlstellen (Schmelzauswürfe) und Poren (Gas- und Prozeßporen), sowie der Nahtquerschnittsform (Tiefe, Breite). Die Ergebnisse sind dabei von der Legierungszusammensetzung, der Schutzgasart sowie von der Stoß und Nahtform abhängig. Mit diesen Modellvorstellungen sind alle Nahtquerschnittsformen bzw. die Nahtrauhigkeit sowie die von der Schmelzbadströmung abhängige Prozeßsicherheit und Porenbildung zu interpretieren. Die entwickelten Modellvorstellungen bilden die Grundlage für ein tieferes Verständnis der Vorgänge beim Laserstrahl-Schweißprozeß an Aluminium.