Laserstrahlschweißen der Mischverbindungen Aluminium-Kupfer für thermische Solarabsorber

Autor: André Springer

ISBN: 978-3-944586-90-8

Dissertation, Leibniz Universität Hannover, 2014

Herausgeber der Reihe: Dietmar Kracht

Band-Nr.: LZH 05/2014

Umfang: 166 Seiten, 72 Abbildungen

Schlagworte: thermische Solarabsorber, Aluminium-Kupfer-Verbindungen, intermetallische Phasen, Laserstrahlschweißen, Diodenlaser

Kurzfassung: Für die industrielle Fertigung von Al-Cu-Solarabsorbern wird häufig ein Laserstrahlschweißprozess zur Verbindung der Absorberbleche mit den Fluidrohren verwendet. Um die Energie in Form von kurzen Pulsen gezielt in das Bauteil einzubringen, werden hierbei blitzlampengepumpte Nd:YAG-Laserstrahlquellen eingesetzt. Auf diese Weise ist es möglich, die artungleichen Metalle miteinander zu verbinden, ohne die empfindliche Absorberbeschichtung thermisch zu schädigen. Trotz der industriellen Anwendung dieses Prozesses bestehen noch Wissensdefizite bezüglich der Ausprägung der Schweißpunkte und der metallkundlichen Vorgänge während des Schweißprozesses. Daher wird im Rahmen der vorliegenden Arbeit ein vertieftes Prozessverständnis unter Berücksichtigung der entsprechenden Phasenbildung im Schweißgut aufgebaut. Da die konventionell verwendeten Strahlquellen aufgrund ihres geringen elektro-optischen Wirkungsgrads einen hohen Energiebedarf bedingen, werden neue Prozesse unter Verwendung moderner, kontinuierlich emittierender Strahlquellen mit weitaus höheren Wirkungsgraden entwickelt. Die hiermit erzeugten Verbindungen weisen eine hohe Qualität auf, während sich die entwickelten Prozesse durch eine gesteigerte Energieeffizienz bei nachgewiesener Wirtschaftlichkeit auszeichnen. Neben der optimierten Fertigung von Al-Cu-Solarabsorbern stellt die Übertragung der gewonnenen Erkenntnisse auf weitere Anwendungsbereiche, die das Fügen artungleicher Metalle erfordern, einen zusätzlichen Nutzen der Ergebnisse dar.