Laserschweisseignung von Aluminiumwerkstoffen für Anwendungen im Leichtbau

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Der mangelnde Kenntnisstand über den Einfluss der Werkstoffeigenschaften auf den Bearbeitungsprozess und das Bearbeitungsergebnis war ein großes Hindernis für die industrielle Nutzung des Laserstrahlschweißens von Aluminiumlegierungen im Leichtbau. Diese Arbeit bietet eine umfassende Charakterisierung der Laserschweißeignung dieser Materialgruppe und schließt die bestehende Wissenslücke. Zunächst werden, basierend auf der Analyse der prozessbestimmenden Werkstoffeigenschaften, Maßnahmen zur Verfahrensoptimierung abgeleitet. Die Ergebnisse zeigen den erheblichen Einfluss der Strahlparameter auf die Prozesseffizienz und das -verhalten. Ein thermodynamischer Ansatz wird vorgestellt, um den Einfluss der Legierungselemente auf den Tiefschweißprozess quantitativ zu beschreiben. Experimentelle Untersuchungen und theoretische Prozessmodelle belegen, dass das Tandem-Laserstrahlschweißen ein effektives Verfahren zur Prozessstabilisierung ist, um Prozessporen und Schmelzauswürfe zu vermeiden. Zudem werden die metallurgischen Eigenschaften von Aluminiumleichtbauwerkstoffen bei der Laserbearbeitung und deren Auswirkungen auf die Tragfähigkeit typischer Stoßarten betrachtet. Abschließend werden die Erkenntnisse auf zwei Anwendungsfälle im Karosserieleichtbau übertragen und mit konventionell gefügten Verbindungen verglichen.