Prozesskettenverkürzung beim Aluminiumlöten durch den Einsatz eines koaxialen Laser-Plasma-Hybridverfahrens

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Frank Vollertsen
• Subject Area: Metallurgical, Thermal and Thermomechanical Treatment of Materials
• Term: from 2010 to 2015
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 163024718

Der Einsatz von Aluminiumlegierungen zur Gewichts- und Strukturoptimierung beispielsweise im Fahrzeugbau erfordert hierfür angepasste und optimierte thermische Fügeprozesse. Ein Ansatz hierbei ist das Laserstrahlhartlöten, welches auf der einen Seite wärmearme Verbindungen hoher Qualität ermöglicht, auf der anderen Seite aber derzeit in der Regel noch Flussmittel zur Oberflächenaktivierung erfordert. Ein Flussmittelverzicht ist aus Kosten- und Gesundheitsgründen wünschenswert. Vorarbeiten des Antragsteilers zeigten, dass dies durch einen koaxialen Laser-Plasma-Hartlötprozess prinzipiell erreicht werden kann. Ziel des beantragten Vorhabens ist daher die grundlegende Untersuchung des neuartigen wärmearmen koaxialen Laser-Plasma-Hartlötprozesses für Aluminiumlegierungen, um so ohne den Einsatz von Flussmittel bei hoher Geschwindigkeit verzugsarme Verbindungen hoher Qualität herstellen zu können. Zu diesem Zweck sind insbesondere die Aspekte der Reinigungswirkung des Plasmalichtbogens auf Grund- und Zusatzwerkstoff bei hohen Geschwindigkeiten, der Wärmeeintrag durch den hybriden Prozess und die Prozessstabilisierung bei hohen Geschwindigkeiten durch Wechselwirkungen zwischen Laserstrahl und Plasmalichtbogen für den vorgeschlagenen Prozess qualitativ und quantitativ zu untersuchen und hinsichtlich limitierender Effekte zu charakterisieren. Dies soll es unter anderem ermöglichen, Gestaltungsregeln für die Prozessparameteranpassung bei Erhöhung der Prozessgeschwindigkeit unter der Nebenbedingung der Konstanz der Nahtqualität für eine Vielzahl anwendungsrelevanter Werkstoffe abzuleiten und so die Basis für eine erfolgreiche industrielle Umsetzung des Prozesses bereitzustellen.

• DFG Programme: Research Grants