Laserstrahlschweißen im Vakuum

Im Rahmen der Dissertation wird mit dem Laserstrahlschweißen im Vakuum eine neue Prozessvariante für das Fügen von dickwandigen Strukturen aus unterschiedlichsten metallischen Werkstoffen entwickelt und eine Wissensbasis zum Einsatz als Fügeverfahren geschaffen.

Die Reduzierung des Arbeitsdrucks führt beim Laserstrahlschweißen zu einer signifikanten Steigerung der Einschweißtiefe und inneren Nahtqualität. Der reduzierte Arbeitsdruck stabilisiert den Tiefschweißprozess, geringe Schweißgeschwindigkeiten führen zu sehr großen Einschweißtiefensteigerungen bei hervorragenden Nahtqualitäten. Die Nahtgeometrie ähnelt Elektronenstrahl-Schweißnähten. Im Gegensatz zum Elektronenstrahlschweißen werden allerdings mit Drücken zwischen 10 und 0,1 mbar deutlich einfacher und wirtschaftlicher zu erzeugende Vakuumqualitäten benötigt.

Zum ersten Mal wird die Eignung des Laserstrahlschweißens im Vakuum für das Fügen dickwandiger Strukturen in den Positionen PA und PC aufgezeigt. Dabei werden die Parameterfelder ermittelt, die optimale, reproduzierbare Schweißergebnisse und Einschweißtiefen bis zu 64 mm bei 8 kW und 16 kW Laserstrahlleistung bieten. Das Ergebnis ist eine Wissensbasis zur schnellen und einfachen Bestimmung von Ausgangsparametern für das Fügen mit dem Laserstrahlschweißen im Vakuum.

Daneben erfolgt eine erste energetische Betrachtung, eine Untersuchung des Einflusses des Drucks im Bereich von 0,1 mbar bis 200 mbar sowie eine Analyse der Prozessemissionen beim Schweißen von unlegierten Stählen.

Abschließend werden erste Umsetzungen der Wissensbasis auf verschiedene Werkstoffe vom unlegierten bis zum hochlegierten Stahl und Nickel-Basislegierungen sowie Titanlegierungen bei verschiedenen Wanddicken sowie eine erste Umsetzung in einer industrielle Schweißanlage vorgestellt.