Zum kombinerten Einsatz des Laserstrahlschneidens- und -schweißens von Stahlblechen in der Autoindustrie werden die Einflußparameter optimiert, um eine gute Qualität der Schweißnähte und ein hohe Arbeitsgeschwindigkeit zu erhalten. Für die Versuche wird ein 1500-W-CO2-Laser eingesetzt; die untersuchten Bleche (kaltgewalzte unbeschichtete Stähle und verschieden überzogene (Al-Zn, Zn-Ni und Sn)) haben Dicken von 0,12 mm bis 1,01 mm. Die zu optimierenden Parameter sind die Laserleistung, die Positionierung des Brennpunkts, die Brennweite und die einzusetzende Optik sowie deren Empfindlichkeit gegenüber Wärmeeinwirkung und Alterung. Die angewendeten Laserleistungen von 500 W und 1000 W liefern gute Schnittqualitäten. Die optimierte Brennzahl des Laserstrahls liegt bei 3,4; die Brennweite wird auf 63,8 mm eingestellt; als Linsenmaterial eignet sich ZnSe. Der gewählte Strahldurchmesser beträgt 12 mm. Das Hilfsgas (O2, optimale Strömung 40 l/min) wird gesondert in einem Winkel von 45 Grad zugeführt. Unter diesen Bedingungen lassen sich Schneidgeschwindigkeiten zwischen 200 mm/s und 1100 mm/s erreichen; diese sind bei den kurzen Brennweiten umgekehrt proportional zur Blechdicke; der Einfluß der metallischen Beschichtungen ist nicht sehr bedeutend. Kritische Größen sind die Gasströmungsrate sowie die Position der Gaszufuhr und des Laserstrahls. Das Schweißen von Stumpf-, Überlapp- und Parallelstößen ist als nachfolgender Arbeitsgang mit den gleichen Laserparametern möglich; als Schutzgas dient N2 (optimal 6 l/min). Die Schweißgeschwindigkeiten betragen bei Blechdicken um 0,75 mm 100 mm/s bis 150 mm/s. Die Wärmeeinflußzone ist schmaler als 1 mm; der Bereich, in dem der metallische Überzug entfernt ist, liegt unter 0,6 mm. Die Zugfestigkeiten und Streckgrenzen der Schweißverbindungen übertreffen bei den meisten Proben die des Grundwerkstoffs. Mit perfekten Schnittkanten werden fehlerfreie Schweißnähte erzielt. Kritisch ist die Positionierung der Linse und der Schnittkannte des Blechs. Bei dickeren Blechen beeinträchtigt der Überzug die Qualität der Parallelstöße, nicht die der Stumpfstöße. (Görges, U.)
Utilisation combinee du laser pour le coupage-soudage. Nouvelles possibilites dans la mise en oeuvre de la tole d'acier
Kombinierter Einsatz des Laserstrahlschneidens und -schweißens. Neue Möglichkeiten bei der Anwendung von Stahlblech
Combined laser cutting and welding. New possibilities using steel sheet
1997
93 Seiten, Bilder, 14 Tabellen
Report
Französisch
Laserstrahlschweißen , Laserstrahlschneiden , Autoindustrie , legierter Stahl , Beschichtung (Überzug) , Aluminiumlegierung , Zinklegierung , Zinn , CO2-Laser , Brennpunkt , Selenid , Sauerstoff , Gasströmung , Überlappstoß , Parallelstoß , Stumpfstoß , Schweißgeschwindigkeit , Wärmeeinflusszone , Streckgrenze , Zugfestigkeit , Dehnung , Zugversuch , Grundwerkstoff , Schweißnaht , Schnittgeschwindigkeit
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