Einseitiges Nd:YAG-Laserstrahlschweissen zum Herstellen von T-Stossverbindungen aus Aluminiumlegierungen fuer den Flugzeugbau

Abstract

Im Flugzeugbau werden T-Stoßverbindungen aus Aluminiumlegierungen entweder durch Nieten oder zweiseitiges Laserstrahlschweißen hergestellt. Der Beitrag beschreibt das einseitige Nd:YAG-Laserstrahlschweißen als Methode zur Herstellung von Haut-Clip-Verbindungen aus AA6156-T4/AA6013- T6 und AA2139-T3/AA6013-T6 in T-Stoßausführung. Ein grundlegendes Problem bei dieser Vorgehensweise ist das hohe Porositätsniveau in einseitig lasersrahlgeschweißten T-Stoßverbindungen. Es wird gezeigt, dass die Porenbildung nicht durch die Art der Aluminiumlegierungen, die Schweißrichtungsvariationen und die Fügeflächenvorbereitung bestimmt wird, sondern durch einen zu hohen Einstrahlwinkel zwischen Laserstrahl und Hautfeld. Erforderlich ist eine Einstrahlung des Laserstrahls im Bindebereich zwischen Clip und Hautfeld, um durch Verringerung des Einstrahlwinkels eine Reduzierung des Porositätsniveaus erzielen zu können. In aircraft construction, T-joints between aluminium alloys are manufactured either by riveting or by two-sided laser beam welding. The article describes one-sided Nd:YAG laser beam welding as a method of manufacturing skin/clip joints between the AA6156-T4/AA6013-T6 and AA2139-T3/AA6013-T6 aluminium material combinations in T-joint designs. One fundamental problem associated with this procedure is the high porosity level in T-joints executed by means of one-sided laser beam welding. It is shown that the formation of pores is determined not only by the types of the aluminium alloys, the variations in the welding directions and the preparation of the joining faces but also by an excessive angle of incidence between the laser beam and the skin field. The laser beam must be transmitted in the bonding region between the clip and the skin field in order to reduce the porosity level by decreasing the angle of incidence.