Grundlegende Untersuchungen zum Prozessverständnis des Laserstrahl-Mikroschweißens von metallischen Folien

Während des Laserstrahl-Mikroschweißens von metallischen Folien beeinträchtigt der thermisch induzierte Verzug den reproduzierbaren Schweißprozess. Daher muss der Verzug durch Maßnahmen der Prozessführung und durch eine optimierte Spannvorrichtung minimiert werden. Dafür werden die Einflüsse auf den Verzug untersucht und Regeln für die verzugsarme Bearbeitung abgeleitet. Zusätzlich erreicht ein neuartiges Spannkonzept für metallische Folien einen minimierten Verzug zwischen den Fügepartnern. Das Prozessfenster für Durchschweißungen wird durch die Prozessgrenzen bestimmt, welche in Abhängigkeit vom Aspektverhältnis und von der bezogenen Leistung beschrieben werden können. Ein weiterer prozesslimitierender Einfluss ergibt sich durch den Humping-Effekt, dessen Auftreten basierend auf dem Modell der Rayleigh-Plateau-Instabilität abgeschätzt werden kann. Der Vergleich von verschiedenen hochlegierten Stählen zeigt, dass sich die gewonnenen Ergebnisse im Mikroschweißen übertragen lassen. Während der Bearbeitung von Titan- und Aluminiumwerkstoffen können die gleichen Prozessphänomene im Mikroschweißprozess beobachtet und determiniert werden.