Laserstrahlschweißen von Gusseisen mit induktiver Temperaturführung sowie oszillierender Strahlführung

Das Laserstrahlschweißen von Gusseisen mit Kugelgraphit ohne artfremden Zusatzwerkstoff stellt aufgrund der Rissbildung und Aufhärtung des Schweißguts eine Herausforderung dar. Die vorliegende Untersuchung nutzt die Ansätze einer prozessintegrierten induktiven Erwärmung sowie oszillierender Strahlführung, um den Temperaturzyklus sowie die mikrostrukturelle Entwicklung während des Schweißens gezielt zu beeinflussen. Hierzu wurden der vorwiegend ferritische Werkstoff EN-GJS-400-15 sowie der vorwiegend perlitische EN-GJS-700-2 mittels Festbrennweiten- und Scanneroptik in artgleichem Stumpfstoß miteinander verschweißt. Um den Einfluss induktiver Erwärmung sowie oszillierender Strahlführung ermitteln zu können, wurden zerstörungsfreie Farbeindringprüfungen genutzt. Weiterhin erfolgte das Bewerten der Entwicklung des Schweißnahtgefüges mittels geätzter Mikroschliffe sowie Härtemessungen. Ferner wurde der Einfluss der identifizierten Risse auf die mechanische Festigkeit der Schweißverbindung durch eine kombinierte Untersuchung mittels Computertomographen und Zugversuch erforscht. Die Ergebnisse zeigen, dass die Nutzung von prozessintegrierter induktiver Erwärmung zu einer substantiellen Reduktion der Rissdichte sowie mittleren Schweißnahthärte führt. Weiterhin kann die Morphologie des Schweißnahtgefüges über eine Variation der Strahloszillationsparameter gezielt beeinflusst werden, sodass eine abermalige Reduktion der Rissdichte und Schweißnahthärte mit dieser einhergeht. Für das Versagen der Verbindung ursächlich erscheinen neben den Querrissen auch oberflächennahe Poren, die infolge des teilweisen Verdampfens von Kohlenstoff in der erstarrten Schmelze zurückbleiben.