17.02.2016 | Special I/2016

Neue Perspektiven und Möglichkeiten für das Laserstrahlschweißen von Druckgussbauteilen

Lasergeschweißte Kühlkomponente bestehend aus einem Hohlprofil und zwei Druckgussflanschen (Bildquelle: Fraunhofer Institut für Werkstoff - und Strahltechnik)

Aufgrund der Möglichkeit einer komplexen Formgebung und der hervorragenden Gießbarkeit zur Erzeugung dünnwandiger Querschnitte werden Gussbauteile aus den Leichtmetallen wie Magnesium und Aluminium zum Beispiel im Automobilbau häufig eingesetzt. Andererseits gelten Druckgussbauteile bedingt durch den Herstellungsprozess als schwer bis nicht schweißbar. Gründe dafür sind u. a. verfahrensbedingt eingeschlossene Gase, die als Lunker oder Poren auftreten und unter hohem Druck stehen. Während des Schweißprozesses kommt es daher verstärkt zu Porenbildung im Schweißgut und stochastisch zu Auswürfen, die einem bestimmungsgemäßen Einsatz des Bauteils entgegenstehen.

Um die genannten Probleme zu überwinden, wurde ein neuer Verfahrensansatz gewählt, bei dem Strahlquellen mit höchster Strahlqualität genutzt werden und durch geeignete Strahlablenkoptiken eine hochfrequente Strahloszillation im Schmelzbad erzeugt wird. Mit diesem Ansatz besteht erstmals die Möglichkeit, qualitativ hochwertige Schweißverbindungen reproduzierbar zu erzeugen, die durch herkömmliches Laserstrahlschweißen nicht realisierbar waren. Die Porenhäufigkeit im Schweißgut kann drastisch reduziert werden. Darüber hinaus ist durch die lasertypische, konzentrierte, lokal begrenzte Wärmeeinbringung ein Bauteilverzug kaum noch messbar. Geringe geometrische Bauteiltoleranzen und ein reproduzierbares Fügeverfahren mit hoher Bauteilqualität in der Serie sind somit gewährleistet. Am Beispiel einer Serienanwendung im Automobilbau wird das Potenzial des Verfahrens aufgezeigt.