Förderung von stabförmigen Schweißzusatzstoffen für das koaxiale Laserauftragschweißen von Glas- und Metallwerkstoffen
Tagungsband 4. Symposium Materialtechnik
12-27
2021
Type: Zeitschriftenaufsatz (reviewed)
Abstract
Das Laser-Auftragschweißen ist ein Fertigungsverfahren für das Generieren von Strukturen und das Beschichten bzw. Reparieren von Oberflächen. Neben pulver- und drahtförmigen Metallwerkstoffen können dabei auch Glasfasern als Ausgangswerkstoff genutzt werden, um Strukturen aus Glas zu erzeugen. Dieses Verfahren wird Laser Glas Deposition (LGD) genannt. Für das koaxiale Laser-Draht-Auftragschweißen von Glasfasern wird dabei ein spezieller Bearbeitungskopf eingesetzt. Dieser besitzt eine zentrische Schweißgutzufuhr sowie vier, das Schweißgut umschließende Laserteilstrahlen mit einem gemeinsamen Fokuspunkt an der Schweißdüsenspitze. Die Erzeugung der Einzelstrahlen erfolgt aus dem fokussierten Strahl einer CO2-Laserstrahlquelle mittels einer reflektiv beschichteten, vierseitigen Pyramide. Anschließend werden die vier Einzelstrahlen über Umlenkspiegel in die Prozesszone gelenkt. Durch diese Strahlführung kann das Schweißgut in Form eines Metalldrahtes oder einer Glasfaser in die Prozesszone gefördert werden. Dabei weist die Transportstrecke bauartbedingt jedoch mindestens zwei Krümmungsradien auf, die überwunden werden müssen. Diese Radien führen zu höheren Förderkräfte und können ggf. das Schweißgut verformen bzw. ein genaues Zustellen desselben erschweren. Um die Förderung und Zustellung des Schweißgutes vom Materialspeicher bis in die Prozesszone zu realisieren, wird eine entsprechende Rollenfördereinheit verwendet. Anforderungen an die gesamte Systemtechnik liegen dabei besonders in der Handhabung des Schweißgutes. Hier kommt es während des Schweißvorganges besonders auf eine gleichförmige Vorschubbewegung des Schweißzusatzstoffes an. Im Rahmen dieser Arbeit wird das Fördern von Glasfasern untersucht und Rückschlüsse auf die Ausgestaltung von Systemtechnik für das LGD-Verfahren gezogen. Als Ausgangsbasis wird kommerziell verfügbare Systemtechnik für das Fördern von Metalldrähten verwendet, die in den aufgeführten Versuchen analysiert und für das Fördern von Glasfasern modifiziert wird. Der Fokus der Arbeit liegt dabei auf den Förderkräften, die beim Zustellen von Glasfasern in ein Prozesszone überwunden werden müssen.