Unter Strahlformung verstehen wir oft den Einsatz von Strahlformungslinsen, Linsen, Mikrolinsen oder anders geformten Fasern, um eine homogenisierende Wirkung auf den Lichtfleck zu erzielen. Hier stellen wir ein neues Verfahren vor: die BrightLine-Schweißtechnologie von TRUMP, bei der eine 2-in-1-Faser (Abbildung 1) verwendet wird, die aus einem inneren Faserkern und einem äußeren Faserring besteht. Die beiden Strahlen werden überlagert, um auf den Bearbeitungsbereich einzuwirken.
Abbildung 1: TRUNPs 2-in-1-Glasfasertechnologie
Beim Deep Penetration Process wird das Metall an der winzigen Stelle durch die Laserhitze geschmolzen und verdampft, wodurch Hochdruckdampf am Boden des winzigen Lochs entsteht. Der Dampf wird von unten ausgestoßen, was zu Materialverlust, auch Spritzer genannt, führt. Der gesamte Prozess ähnelt dem Kochen von Wasser zu Hause, das kontinuierlich Blasen erzeugt. Bei Verwendung eines 2-in-1-Formungsstrahls bietet die äußere Ringfaser einen größeren "Pufferbereich" um die Mikroöffnung herum, wodurch der Hochdruckdampf entweichen kann. Der äußere Ringbalken trägt zu einem stabileren Schweißprozess mit tieferem Schmelzen bei.
Gleichzeitig ändert der äußere Ringbalken die Fließrichtung der Metallschmelze (Bild 2). Der beschleunigte Schmelzestrom zur Oberfläche hin wird unter dem Einfluss des Ringstrahlpulses seitlich abgelenkt. Daher wurde unter der kombinierten Wirkung der beiden oben genannten Änderungen experimentell bewiesen, dass die innere und äußere Faserformungstechnik die Spritzer um 90 Prozent reduzieren kann.
Bild 2 Veränderung des Schmelzbades unter Einwirkung von Innen- und Außenstrahlen
Die Strahlschwingungsbahn ist in der folgenden Abbildung dargestellt. Bei einigen Stumpf- und Überlappungsschweißprozessen, bei denen Lücken zwischen den Teilen und kein Füllmaterial vorhanden sind und herkömmliches Laserschweißen einer geraden Linie entlang der Lücke folgt, ist ein effektives Schweißen nicht möglich. Daher wird eine Strahloszillation (Oszillation oder Wobble) eingebracht, bei der sich gerade Linien und Auf- und Abbewegungen überlagern, um eine Spirale zu erzeugen (Abbildung 3), wodurch die Schmelzbadfläche vergrößert wird, wo die Metallflüssigkeit den Spalt zum Schweißen füllt. Die Verwendung der Strahloszillation hat den zusätzlichen Vorteil, dass Maßfehler im Teil kompensiert, die Porosität reduziert und die Ästhetik der Schweißnaht sowie die Stabilität des Schweißprozesses verbessert werden.
Abbildung 3 Geradlinige Bewegung und überlagerte Trajektorie von Auf-und-Ab-Oszillationen
Durch den Einsatz einer Kombination aus Strahlformung und Strahloszillation kann die Stabilität des Tiefschmelzschweißprozesses, die Schweißbarkeit von Aluminiumlegierungen und hochfesten Stählen deutlich verbessert und Mikrorisse effizient vermieden werden. Bei einigen Materialien treten jedoch immer noch zufällige Mikrorisse auf. Die Abbildungen 4-6 unten zeigen die Schweißleistung einer Aluminiumlegierung der Serie 6XXX unter drei Bedingungen: Strahlformung, Strahloszillation und Strahlformung und -oszillation.
Abbildung 4 Der Effekt des mikroskopischen Strahlformungsschweißabschnitts
Abbildung 5 den mikroskopischen Effekt des Strahlschwingschweißquerschnitts
Abbildung 6 Der Effekt der mikroskopischen Strahlformung und des Strahlschwenkschweißquerschnitts
