DE2343476C3 - Verfahren zum Schweißen von metallischen Werkstücken mit einem Laser-Strahl - Google Patents

Verfahren zum Schweißen von metallischen Werkstücken mit einem Laser-Strahl

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DE2343476C3
DE2343476C3 DE2343476A DE2343476A DE2343476C3 DE 2343476 C3 DE2343476 C3 DE 2343476C3 DE 2343476 A DE2343476 A DE 2343476A DE 2343476 A DE2343476 A DE 2343476A DE 2343476 C3 DE2343476 C3 DE 2343476C3
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welding
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Richard John Mamaronock Meehan (Verstorben)
Richard Hugh Millwood Rein
Ralph Hugo Yorktown Willgohs
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Union Carbide Corp
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schweißen von metallischen Werkstücken mit einem Laserstrahl.
Seit Beginn der 50-iger Jahre weiß man, daß Laserstrahlen zum Schweißen verwendet werden können; trotzdem sind sie bisher nur in geringem Umfange auf diesem Gebiet eingesetzt worden. Wegen der geringen kooünuierlichen Energie sind Laserstrahlen technisch nur dort verwendet worden, wo die üblichen Verfahren nicht einfach angewendet werden konnten. Neuerdings sind Gaslaser mit höherer Energie entwickelt worden, welche erwarten lassen, daß sie beim Schweißen wirksamer verwendet werden können. Encrgicrciche Laser mit Energie-Abgaben bis zu etwa IO bis etwa 20 kW wurden entwickelt.
Überraschenderweise kann Argon beim Schweißen mit einem Laser hoher Energieabgabe (2 bis etwa 10 kW) nicht zum Abschirmen der Schweißstelle verwendet werden. Bei Verwendung von Argon als Abschirmgas entstand eine ^roße, buchtende Plasmafahnc über der Schweißzone. Pie Plasmafahnc wies auf eine geringere Energieausnüuung und auf eine geringere Eindringungsticfc hin.
Es ist möglich, daß die Plasmafahnc mit der Anwesenheit von leicht ionisierbaren Mctallatomcn und freien Elektronen zusammenhängt, die von der Ihcrmoionischcn Emission oder von der thermischen Ionisation des Mctalldampfcs herrühren. Die freien Elektronen werden wahrscheinlich durch das starke elektrische Feld in der Nähe des Brennpunktes des Lasers schnell auf höhere Energie gebracht. Wenn sie nicht schnell durch das Abschirmgas abgekühlt werden, so erreichen sie so hohe Energieniveaus, daß sie Mctallatomc ionisieren und die Plasmafahnc entsteht.
Mit zunehmender thermischer Leitfähigkeit des Abschirmgases sollte also die Eindringtiefe zunehmen, wobei diese in Anwesenheit clcktroncgativer Teilchen, welche freie Elektronen cinfangcn, noch vertieft werden sollte.
Die DE-OS 19 03 325 betrifft ein Verfahren zur Laserstrahlschwcißung unter Einsatz von Helium-, Sauerstoff- und Kohlcndioxidgas enthaltender Gasmi-
schung,
Aufgabe der Erfindung ist es, neue Schutzgasgemische anzugeben, welche es gestatten, die Plasmafahne über der Schweißzone zu unterdrücken und große Eindringtiefen zu erzielen.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch angegebene Erfindung gelöst.
Die Figur, in der die Ergebnisse beim Abschirmen mit heliumhaltigen Gasgemischen dargestellt sind, 'eigt,
to daß die Eindringtiefe bei Verwendung von reinem Helium verbessert werden kann, wenn dem Helium Kohlendioxyd (CO2) und Schwefelhexanuord (SFb) zugesetzt wird.
Aus diesen Versuchsep*ebnissen, die an Schweißnähien bei kohlenstoffhaltigen Stählen, rostfreiem Stahl und einigen hochlegierten Stählen erhalten wurden, ergibt sich, daß mit einem Laserstrahl von 10 kW beim Abschirmen mit Helium eine Eindringtiefe von 1.25 cm in das Werkstück erreicht wurde, und zwar bei einer Wanderungsgeschwindigkeit von 32 cm/min. Eine Eindringtiefe von 1,1 cm wurde bei einer Wanderungsgeschwindigkeit von 62 cm/min erreicht, eine Eindringtiefe von 0,6 cm bei einer Wanderungsgeschwindigkeit von 250 cm/min.
Durch den Zusatz von Sauerstoff, Kohlcndioxyd, CCbF2 und SFfc zu Helium wurde die Eindringtiefe erhöht.
Bei Verwendung von Helium und heliumhaltigen Gasgemischen wurde die Eindringtiefe des Laserstrahls in Werkstücke aus Stahl verbessert und die Eindringtiefe des Laserstrahls in Werkstücke aus Stahl bei einer Wandergeschwindigkeit bis zu 250 cm/min erhöhl.
Jc nach den zu schweißenden Metallen sind manche Gasgemische besser geeignet als andere. So verursacht
w beispielsweise Wasserstoff ein Vcrsprödcn mancher hochfester Stähle, so daß ein Gemisch aus Helium und Wasserstoff für das Schweißen dieser Materialien mit Laserstrahlen nicht brauchbar ist.
Die obere Grenze für den Zusai/. von Sauerstoff zu dem heliumhaltigen Abschirmgas hängt von der Entstehung von Porositäten, Rißbildungen oder von übermäßiger Oxidation der Legierung ab, die zu einer nicht vertretbaren Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften führen könnten. Die genaue Grenze für
4<> die Zusätze, welche (lic oben erwähnten Folgen haben können, ändert sich mit den Schwcißbcdingungcn (Wandcrungsgcschwindigkcit, Energiezufuhr, Größe des Laser-Punktes), der Form der herzustellenden Verbindung und davor, ob gegebenenfalls Metalle /um
w Füllen zugesetzt werden. Genaue Grenzen können daher nicht eindeutig angegeben werden. Wahrscheinlich können unter bestimmten Bedingungen solche Zusätze in Mengen über 50% zugegen sein, obwohl ihre Menge unter anderen Bedingungen nur einige 'Λ»"/»
κ erreichen kann.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    Verfahren zum Schweißen von metallischen Werkstücken mit einem Laserstrahl, dadurch gekennzeichnet, daß der in diesem Zusammenhang an sich bekannten Helium-, Sauerstoff- und Kohlendioxidgas enthaltenden Gasmischung Dichlordifluormethangas und/oder Schwefelhexafluoridgas zugegeben wird.
DE2343476A 1972-09-14 1973-08-29 Verfahren zum Schweißen von metallischen Werkstücken mit einem Laser-Strahl Expired DE2343476C3 (de)

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US28893872A 1972-09-14 1972-09-14

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DE2343476A1 DE2343476A1 (de) 1974-03-21
DE2343476B2 DE2343476B2 (de) 1979-10-11
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ID=23109311

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DE2343476A Expired DE2343476C3 (de) 1972-09-14 1973-08-29 Verfahren zum Schweißen von metallischen Werkstücken mit einem Laser-Strahl

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JP (1) JPS5549955B2 (de)
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DE2343476A1 (de) 1974-03-21
JPS5549955B2 (de) 1980-12-15
CA1011820A (en) 1977-06-07
JPS4967853A (de) 1974-07-01
GB1448740A (en) 1976-09-08
DE2343476B2 (de) 1979-10-11

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