Effizienz und Qualität beim tiefen Legieren von Leichtmetallen durch einen schnell modulierten, hochintensiven Laserstrahl

• Antragstellerin: Dr.-Ing. Gabriele Habedank
• Fachliche Zuordnung: Produktionsautomatisierung und Montagetechnik
• Förderung: Förderung von 2006 bis 2008
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 27010414

Grundsätzlich kann bei der Lasermaterialbearbeitung bezüglich der Energieeinkopplung in das Werkstück zwischen Wärmeleitungsprozessen und Tiefschweißprozessen unterschieden werden. Tiefschweißprozesse zeichnen sich durch eine deutlich effizientere Energieeinkopplung sowie eine Schmelzbadbewegung mit höherer Dynamik aus. Bisher wurde das Laserlegieren bzw. ¿dispergieren als reiner Wärmeleitungsprozess durchgeführt, was häufig eine inhomogene Verteilung der Legierungselemente, z.B. durch Schwerkraftseigerung, hervorrief sowie ¿ bedingt durch die linsenförmige Schmelzzone ¿ eine starke Überlappung der Spuren für das flächige Legieren/Dispergieren erforderlich machte. Im vorliegenden Forschungsvorhaben soll das Laserlegieren/-dispergieren von Leichtmetallen mit räumlich und zeitlich modulierter Laserstrahlung eines Faserlasers unter Nutzung des Tiefschweißprozesses, d.h. durch ¿Rühren¿ des Schmelzbades mittels Keyhole durchgeführt werden. Folgende Ziele sollen dabei erreicht werden: ¿ Steigerung des Prozesswirkungsgrades, zum einen durch effizientere Einkopplung der Laserstrahlung, zum anderen soll durch die räumlich optimierte Energiedeposition ein günstigerer Spurquerschnitt erreicht werden, der eine geringere Spuranzahl sowie geringere Überlappungsgrade der Spuren für das flächige Legieren/Dispergieren ermöglicht. ¿ ein tiefes Einlegieren, so dass die bisher erreichte Tiefe von ca. 1,5 mm deutlich überschritten wird. ¿ Steigerung der Qualität der Randschichten, indem durch die gezielte Ausnutzung der Schmelzbaddynamik die Homogenität auch beim Einlegieren/Dispergieren von Zusatzwerkstoffen unterschiedlicher Dichte verbessert wird. ¿ Erweiterung des Prozessverständnisses bezüglich des Tiefschweißprozesses für die Randschichtbehandlung.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1139: Erweiterung der Prozessgrenzen bei der Werkstoffbearbeitung mit Laserstrahlung