95
; b)
Gefügeausbildung in verschiedenen Werkstoffen nach der thermischen Bearbeitung mittels
Hochleistungsenergieflußverfahren
Marlen Schröder, Gunnar Brüggemann, Ingeborg Wagner; Otto-von-Guericke-Universität Magde-
burg, Institut für Werkstofftechnik und Werkstoffprüfung
Einleitung
Im Rahmen der Fügetechniken hat das Schweißen mittels Hochleistungsenergieflußverfahren, wie
Laser-, Elektronen- und Plasmatechnologien, in den letzten 10 Jahren in zunehmenden Maße Ein-
zug in die Fertigung gehalten. Strahlschweißverfahren besitzen bei hohen Stückzahlen und automa-
tischer Fertigung hohe Potentiale im Hinblick auf Prozeßgeschwindigkeit und Schweißnahtqualität.
Beim Einsatz von Strahltechnologien ergibt sich der Vorteil einer geringen Streckenenergie mit der
Folge geringen Verzugs und der Ausbildung schmaler Schweißnähte und wärmebeeinflußter Berei-
che, die mit Lichtbogenschweißverfahren nicht erreichbar sind.
Im vorliegenden Beitrag werden die Änderungen der Mikrostruktur bei der Anwendung des Laser-
strahlschweißens bei Baustählen, unlegierten und hochlegierten Stählen gleicher und ungleicher
Werkstoffpaarungen vorgestellt.
Einfluß der Prozeßparameter auf das Schweißergebnis bei Strahltechnologien
Nach DIN 1910 gehört der Laserschweißprozeß zu den Schmelzschweißverfahren. Durch Absorpti-
on von Laserstrahlung wird im allgemeinen die Lichtenergie in Form von Wärme an die absorbie-
rende Materie abgegeben. Dabei wird in Metallen die Strahlungsenergie in Bewegungsenergie der
freien Elektronen und darüber hinaus in Gitterschwingungen umgesetzt. Die Erwärmung der Füge-
stelle selbst hängt von Werkstoffeigenschaften einerseits und der Konstruktion der Fügestelle ande-
rerseits ab. Je nach zeitlich aufgenommener Energiemenge verflüssigt sich das Material.
Wird die Schmelzbadgeometrie durch Wärmeleitung dominiert, d. h. ist die vom Werkstück absor-
bierte Leistung größer als die durch Wärmeleitung abgeführte Leistung, so spricht man vom Wär-
meleitungsschweißen. Die Einschweißtiefe ist dabei gering und die Schmelze besitzt eine flache
Wannenform (Bild 1). Bei gesteigerten Intensitäten des Lasers bildet sich infolge der Ionisierung
des abströmenden Metalldampfes ein laserinduziertes Plasma, in das der Laser verstärkt einkoppeln
kann. Begünstigt wird dieser Vorgang durch die Mehrfachreflexionen des Strahls an den Kapillar-
wänden. In dem System Plasma-Dampfkapillare nimmt die Absorption der Laserstrahlung wesent-
lich höhere Werte an, als an einer metallischen Oberfläche. Aufgrund der Bewegung der Werk-
stücks bzw. des Laser-
Fokussierspiegel Fasersirahl strahls wird die Dampf-
Facetstrahl“ a Datrementder kapillare wie eine feine
— Metalldampf Hohlnadel entlang der
Fügelinie durch‘ das
laserinduziertes Werkstück bewegt. Sie ist
Schmelzene vrskm dabei von flüssiger Phase
flüseir - Schmelzzone umgeben. An ihrer Vor-
% Dampfkanal ei gest derfront, deren Durchmes-
ser in etwa dem des fo-
} kussierten Strahls ent-
spricht, verdampft das
Material. Der Druck des
ES Vorehubichtung verdampften Materials
verhindert das Schließen
Bild 1: Prinzip des Laserstrahlschweißens der Kapillare. Die Ausbil-
