Entwicklung eines Zweistrahlverfahrens zum flussmittelfreien Laserstrahlhartlöten von Aluminiumblechwerkstoffen

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Aluminium ist das meistverwendete Leichtmetall und vereint geringe Dichte, hohe spezifische Festigkeit sowie hervorragende Korrosionsbeständigkeit. Diese Eigenschaften machen Aluminiumlegierungen zu bevorzugten Konstruktionswerkstoffen. In vielen Anwendungen müssen Bauteile kostengünstig und stoffschlüssig verbunden werden. Das Laserstrahlhartlöten stellt ein wirtschaftliches Verfahren dar, das jedoch derzeit nur mit chemischen Flussmitteln möglich ist. Diese Flussmittel zerstören die Oberflächenoxidhaut, was für den Lötprozess notwendig ist, jedoch gesundheitliche und umweltschädliche Nachteile mit sich bringt. Daher wird das Laserlöten von Aluminium bislang nicht industriell eingesetzt, obwohl ein hoher Bedarf besteht. Diese Arbeit zielt darauf ab, ein flussmittelfreies Laserstrahlhartlöten von Aluminiumblechwerkstoffen mittels Zweistrahlverfahren zu entwickeln. Ein cw-Lötlaser liefert die Wärme, während ein zweiter Pulslaserstrahl die Oxide zerstört und die Benetzung verbessert. Durch die Überlagerung der beiden Laserstrahlen wird der flussmittelfreie Lötprozess ermöglicht. Nach analytischen und experimentellen Untersuchungen wird ein Prozesserklärungsmodell entwickelt. Die Erkenntnisse werden in experimentellen Untersuchungen zu Bördel- und Kehlnahtgeometrien umgesetzt, wobei erstmals flussmittelfreie Laserlötnähte mit überlegener Zugfestigkeit erzielt werden. Die Ergebnisse zeigen signifikante Verbesserungen in Lötgeschwi