C. Hennigs
A. Brodeßer
M. Hustedt
S. Kaierle
M. Borkmann
A. Mahrle
E. Beyer

Steigerung der Prozessstabilität und Schweißnahtqualität beim Remote-Laserstrahlschweißen durch adaptierte Strömungsführung

Schweissen und Schneiden
9
69
632-638
2017
Type: Zeitschriftenaufsatz (non-reviewed)
Abstract
Die Ergebnisse der im Beitrag beschriebenen Untersuchungen erweitern erheblich das Prozessverständnis im Zusammenhang mit den Fragestellungen und Aspekten, die bei Remote-Laserstrahlschweißanlagen und bei Laserstrahlschweißanlagen mit langer Fokussierbrennweite zu beachten sind. Zudem haben die angewandten Methoden praxisrelevante Erkenntnisse über die Wechselwirkung zwischen Laserstrahlung und Schweißrauchen sowie den erreichbaren Nutzen einer bedarfsgerechten Strömungsführung im Hinblick auf Schweißnahtqualität und Einschweißtiefe erbracht. Die Einflussfaktoren, die für einen zuverlässigen Remote-Laserstrahlschweißprozess wesentlich sind, konnten mittels experimenteller Untersuchungen und numerischer Berechnungen hinreichend identifiziert werden. Eine Herausforderung stellt das Auffinden optimaler Parameterkonstellationen für eine gegebene Anlagenkonfiguration dar. Aufgrund der Komplexität der Wechselwirkungen ist eine empirische Auslegung in der Regel nicht praktikabel bzw. unzureichend, um eine effiziente Strömungsführung zu realisieren. Als nützliches Werkzeug hierfür können virtuelle Anlagenmodelle dienen, mit denen eine Simulation der Kabinenströmung ermöglicht wird. In Kombination mit Methoden der statistischen Versuchsplanung und -auswertung ist eine Signifikanzbewertung unterschiedlicher Stellgrößen möglich und es lassen sich funktionale Abhängigkeiten zwischen Stell- und Zielgrößen ermitteln, die einer Optimierung der Strömungsführung zugrunde gelegt werden können. Basierend auf den erzielten Ergebnissen konnte ein Konzept einer ressourcenschonenden Strömungsführung erarbeitet werden, welches verhältnismäßig einfach und günstig in vielen Remote-Laserstrahlschweißanlagen nachrüstbar ist. Das Konzept basiert auf einer räumlichen Abtrennung des Bereichs oberhalb des Werkstücks, welcher die Prozesszone sowie lokale Zuluft- und Ablufteinrichtungen beinhaltet, von dem oberen Bereich der Bearbeitungskabine, in welchem sich unter anderem die Strahlformungskomponenten, also der Laserbearbeitungskopf sowie die zugehörige Peripherie, befinden.