Zuverlässig und automatisiert: Laserstrahlschweißen von Messing


Quelle: LZH
06.05.2022

Das Schweißen von Messing wird für viele Bauteile genutzt, jedoch ist das Schweißen der Kupferlegierung herausfordernd. Das Laser Zentrum Hannover entwickelt mit einem Projektpartner eine laserbasierte Fertigungsanlage für eine automatisierte Produktion von Messingbauteilen.

Im Rahmen des Projekts "LaserMessing" arbeitet das LZH an einem Schweißprozess, der laserbasierte Tiefschweiß- und Fülldrahtprozesse kombiniert. Das Ziel: ein stabiler, automatisierbarer Prozess mit Schweißnähten ohne Poren, Schweißspritzer und Nahtunterwölbungen – für Bauteile mit hohem ästhetischen Anspruch.

Geregelter Prozess für hohe Schweißnahtqualität

Dafür setzen die Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen der Gruppe Fügen und Trennen von Metall auf ein regelbares Verfahren in Kombination mit anpassbaren Strahlprofilen, das zwei Prozesse vereinigt. Mit Thermografie- und Spektroskopie-Daten werden sie den Prozess überwachen und eine Prozessregelung gemeinsam mit LMB entwickeln. Damit wollen sie die Energie gezielt in die Werkstücke einbringen und Dampfkapillarfluktuationen abmildern. Durch den Einsatz von Kern- und Ringspot soll der Prozess zusätzlich stabilisiert werden. Der anschließende Laserfülldrahtprozess glättet die Nahtoberfläche der zuvor erzeugten Tiefschweißnähte für Anwendungen im Sichtbereich.

Grafik von einem Laser
Das LZH will zwei Prozesse zum Laserschweißen in einer Fertigungsanlage vereinigen und den Prozess mittels spektroskopischer Messdaten und anpassbaren Strahlprofilen regeln und stabilisieren. (Skizze: LZH)

Laserstrahlschweißen von Messing: Eine Herausforderung

Die Verarbeitung der Kupferlegierung Messing ist herausfordernd, aber das Laserstrahlschweißen eignet sich prinzipiell gut für diese Bearbeitung. Laserstrahlschweißen belastet das Werkstück thermisch nur gering und erzielt dabei sehr schmale und tiefe Nähte. Außerdem ist es sehr gut automatisierbar, schnell und präzise. Allerdings sind Prozesse speziell zum Fügen von Messinglegierungen häufig noch von Prozessinstabilitäten betroffen. Das zulegierte Zink verdampft bereits unterhalb der Schmelztemperatur von Kupfer. Aus diesem Grund kommt es zu Porenbildung und einer hohe Heißrissneigung der Nähte.

Messing hat eine sehr gute elektrische Leitfähigkeit und eine hohe Korrosionsbeständigkeit sowie ein ansprechendes Erscheinungsbild. Daher werden Bauteile aus Messing in vielen Anwendungen vom Armaturen-, Maschinen- und Apparatebau bis hin zum Kraftwerks-, Fahrzeug- und Schiffbau eingesetzt. Eine automatisierte Schweißlösung wird Projektpartner LMB Automation GmbH in die Lage versetzen, den Kunden Schweißprozesse für die Serienfertigung von Messingbauteilen anzubieten und somit ihr Produktportfolio entscheidend zu erweitern.

Am Projekt „Entwicklung einer Fertigungsstrategie zum prozesssicheren Laserstrahlschweißen von Messingbauteilen“ (LaserMessing) sind das Laser Zentrum Hannover e.V. und die LMB Automation GmbH, Iserlohn, beteiligt. Das Projekt wird gefördert vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz

Kontakt: Lena Bennefeld, Laser Zentrum Hannover 
presse@lzh.de