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Laserstrahlschweißen Aufschweißgewindeteil/Rohr/Gegenpol - IFS



Anlass der Beratung:

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Abb.1: Rohr mit Schweissnähten
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Abb.2: Schnitt der Schweissnaht
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Abb.3: Schnitt der Schweissnaht

    Mit dem Ziel, Prozesssicherheit, Produktivität und Flexibilität des Fügeprozesses bei der Herstellung der Verbindung Gewindeteil - Rohr - Gegenpol zu erhöhen, wird eine Verfahrenssubstitution durch das Laserstrahlschweißen unter Berücksichtigung konstruktiver, technologischer und werkstofflicher Aspekte angestrebt.

Aufgabenstellung:

    Die Schweißverbindungen zwischen den vorliegenden Komponenten Gewindeteil (Werkstoff-Nr. 1.4105), Rohr (Werkstoff-Nr. 1.4301) und Gegenpol (Werkstoff-Nr. 1.4105) sind durch Laserstrahlschweißen zu realisieren. Dabei wird eine absolute Dichtheit der Verbindung unter Betriebsbedingungen gefordert. Eine Beeinflussung der Innenseite der Bauteile durch den Schweissprozeß ist unbedingt zu vermeiden.

Vorgehensweise:

    Zur Überprüfung der Eignung des Laserstrahlschweißens für die vorliegende Verbindungsproblematik wurden Schweissversuche mit einem Nd:YAG Festkörperlaser (HAAS-LAY 600 gepulst) durchgeführt. Die Prozeßparameter wurden für die vorliegende Materialkombination unter Berücksichtigung der Anforderungen an das Bauteil im Hinblick auf Nahtaussehen und Einschweißtiefe optimiert. Entsprechend der konstruktiven Gestaltung der Fügestelle wird die Nahtform durch das vollständige Aufschmelzen eines schmalen Bundes an beiden Fügeteilen bestimmt.
    Eine exakte Vorbereitung der Planflächen beider Fügepartner (Rundlauf, Gratfreiheit) ist von ausschlaggebender Bedeutung für eine qualitätsgerechte Laserschweissung. Die Ausführung der Fügestellenvorbereitung als Steckverbindung erweist sich hinsichtlich Bauteilpositionierung und Schutz der Bauteilinnenseite als günstig.

Ergebnisse:

    Die Querschliffe der Schweißverbindung dokumentieren die Eignung der gewählten Anlagentechnik und Schweissparameter zur Herstellung der Verbindung. Die geforderte Nahtqualität kann in Verbindung mit einer hohen Fertigungssicherheit bei einer Verkürzung der Taktzeiten erreicht werden. Mit einer Verfahrenssubstitution des Mikroplasmaschweißens durch Laserstrahlschweißen kann der Umfang der spanenden Bearbeitung am Bauteil reduziert werden. Vorschläge zu realisierbaren konstruktiven Änderungen, die durch den Einsatz des Lasers möglich werden, wurden im Verlauf der Beratung diskutiert. Eine Nachbearbeitung der Laserschweißnaht ist nicht erforderlich. Im Ergebnis der Arbeiten wurde dem Unternehmen eine Anzahl geschweißter Musterbauteile zur Beurteilung und zur Durchführung von Tests unter Betriebsbedingungen übergeben. Die bei den Schweißversuchen realisierte Einschweißtiefe von 0,5 - 0,6 mm sollte zur Sicherung der Funktion der Verbindung völlig ausreichend sein. Gegebenenfalls kann durch eine Anpassung der Schweißparameter die Einschweißtiefe bis max 1mm gesteigert werden (Beeinflussung der Bauteilinnenseite), verbunden mit einer Reduzierung der Nahtbreite. Inwiefern die, mit den gewählten Schweißparametern gefertigte Verbindung den gestellten Anforderungen genügt, ist vom Auftraggeber einzuschätzen.

Auswirkungen für den Betrieb:

    Die zur Verfügung gestellten Musterbauteile werden von der Firma hinsichtlich Festigkeit, Dichtheit und Funktion unter Betriebsbedingungen beurteilt. Im Anschluss an eine Analyse des Bauteilspektrums hinsichtlich weiterer Möglichkeiten des wirtschaftlichen Lasereinsatzes in der bestehenden Fertigung wird die Integration einer Laserschweißanlage in die Fertigung erwogen. Im Vorfeld eines Lasereinsatzes wird eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung auf der Grundlage der ermittelten technologischen Parameter und der Auswirkungen einer Verfahrenssubstitution auf vor- und nachgeschaltete Fertigungsschritte unter Einbeziehung verschiedener Lasersysteme durchgeführt.

Bearbeiter:

 
 
Erstellt: 14.08.2009 13:53:10 | Letzte Änderung: 22.01.2003 14:59:10
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