Projektkurzbeschreibung

Laserstrahlschweißen von Kupfer und Kupferlegierungen größer 3 mm Dicke unter reduziertem Arbeitsdruck bis hin zum Feinvakuum

Steckbrief

Eckdaten

Förderinstitution:
AiF (DVS)
Laufzeit:
01.04.2015 bis 30.09.2017
Projektnummer:
IGF-18707 N

Ansprechpartner am ISF

Foto des ISFInstitut für Schweißtechnik und Fügetechnik

Kupfer ist in der heutigen Zeit als wichtigster Werkstoff in der Elektronikindustrie nicht mehr wegzudenken. Die angestrebte Energiewende oder die Elektrifizierung des Automobils sind ohne den massiven Einsatz von Kupfer undenkbar und auch im Anlagen- oder Apparatebau findet Kupfer Anwendung. Die eingesetzten Werkstoffdicken liegen in einem weiten Bereich von dünnsten Folien bis zu Dickblech. Aus dieser Vielzahl von Einsatzgebieten ergeben sich unmittelbar zahlreiche Anwendungen für das Fügen von Kupfer mittels Schweißen. Dies ist jedoch aufgrund der spezifischen Eigenschaften, wie der hohen Wärmeleitfähigkeit, mit einem erheblichen Aufwand verbunden.
Das Laserstrahlschweißen von Kupfer erfreut sich großer Nachfrage seitens der Industrie. Eine ausreichende Prozesssicherheit wird jedoch derzeit nur bei hohen Schweißgeschwindigkeiten erzielt, wodurch die erreichbare Einschweißtiefe selbst bei unter Verwendung sehr leistungsstarker Strahlerzeuger vergleichsweise gering ist.
Das Ziel des Forschungsvorhabens ist die Qualifizierung des Laserstrahlschweißens durch Anwendung der Verfahrensvariante Laserstrahlschweißen unter Vakuum (LaVa) zum prozesssicheren Fügen von Kupfer und Kupferlegierungen zwischen 3 und 10 mm Dicke. Das Hauptaugenmerk liegt auf der Erhöhung der Prozessstabilität durch Vermeidung von Schweißgutauswürfen bei vergleichsweise niedrigen Geschwindigkeiten zwischen 0,5 und 2 m/min. Durch diese Entwicklung können die genannten Blechdicken mit vergleichsweise geringer Laserleistung gefügt werden, die Investitionskosten in schnelle Verfahreinrichtungen werden reduziert und die das Prozesshandling wird deutlich vereinfacht.
Die bisher erzielten Ergebnisse zeigen, dass bereits mit einer Laserstrahlleistung von 8 kW Einschweißtiefen von über 8 mm prozesssicher realsiiert werden können.