Eigenspannungen, Spaltüberbrückung und Strahloszillation beim Laserdurchstrahlschweißen

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Das Laserdurchstrahlschweißen von Kunststoffen hat sich als bedeutendes industrielles Fügeverfahren etabliert. Die Grundlage dieses Verfahrens ist die strahlungsoptische Wechselwirkung zwischen thermoplastischen Fügeteilen und hochenergetischer Laserstrahlung. Ziel der Arbeit war es, ein vertieftes Prozessverständnis in Bezug auf Temperaturfelder, Eigenspannungen und Spaltüberbrückung sowie die Erweiterung der Prozessgrenzen durch ein Strahlführungskonzept mit überlagerter Strahloszillation beim Konturschweißen zu erlangen. Experimentelle Untersuchungen zum Kontur- und Quasisimultanschweißen wurden durchgeführt, ergänzt durch numerische und analytische Methoden zur Beschreibung der empirischen Ergebnisse. Die Berechnungen konnten größtenteils experimentell verifiziert werden und tragen zur theoretischen Prozessbeschreibung bei. Es wurden Korrelationen zwischen Prozessparametern und der Spaltüberbrückungsfähigkeit ermittelt. Zudem wurden Eigenspannungen experimentell erfasst und mit den Prozessparametern in Beziehung gesetzt. Beim Schweißen mit Strahloszillation konnten teilweise höhere Festigkeiten und eine verbesserte Spaltüberbrückung im Vergleich zum konventionellen Konturschweißen erzielt werden.