Laserstrahlschweissen von Messing

Im Rahmen des Projekts LaserMessing arbeiten die Wissenschaftler des LZH an einem Schweissprozess, der laserbasierte Tiefschweiss- und Fülldrahtprozesse kombiniert. Das Ziel: ein stabiler, automatisierbarer Prozess mit Schweissnähten ohne Poren, Schweissspritzer und Nahtunterwölbungen – für Bauteile mit hohem ästhetischen Anspruch.

Geregelter Prozess für hohe Schweissnahtqualität
Dafür setzen die Wissenschafter der Gruppe Fügen und Trennen von Metall auf ein regelbares Verfahren in Kombination mit anpassbaren Strahlprofilen, das zwei Prozesse vereinigt. Mit Thermografie- und Spektroskopie-Daten werden sie den Prozess überwachen und eine Prozessregelung gemeinsam mit LMB entwickeln. Damit wollen sie die Energie gezielt in die Werkstücke einbringen und Dampfkapillarfluktuationen abmildern. Durch den Einsatz von Kern- und Ringspot soll der Prozess zusätzlich stabilisiert werden. Der anschliessende Laserfülldrahtprozess glättet die Nahtoberfläche der zuvor erzeugten Tiefschweissnähte für Anwendungen im Sichtbereich.

Laserstrahlschweissen von Messing: Eine Herausforderung
Die Verarbeitung der Kupferlegierung Messing ist herausfordernd, aber das Laserstrahlweissen eignet sich prinzipiell gut für dessen Bearbeitung. Laserstrahlweissen belastet das Werkstück thermisch nur gering und erzielt dabei sehr schmale und tiefe Nähte. Ausserdem ist es sehr gut automatisierbar, schnell und präzise. Allerdings sind Prozesse speziell zum Fügen von Messinglegierungen häufig noch von Prozessinstabilitäten betroffen. Das zulegierte Zink verdampft bereits unterhalb der Schmelztemperatur von Kupfer. Aus diesem Grund kommt es zu Porenbildung und einer hohe Heissrissneigung der Nähte.
Messing hat eine sehr gute elektrische Leitfähigkeit und eine hohe Korrosionsbeständigkeit sowie ein ansprechendes Erscheinungsbild. Daher werden Bauteile aus Messing in vielen Anwendungen vom Armaturen-, Maschinen- und Apparatebau bis hin zum Kraftwerks-, Fahrzeug- und Schiffbau eingesetzt. Eine automatisierte Schweisslösung wird die LMB Automation GmbH in die Lage versetzen, ihren Kunden Schweissprozesse für die Serienfertigung von Messingbauteilen anzubieten und somit ihr Produktportfolio entscheidend zu erweitern.

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