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Das Schweißen von Mischverbindungen

 

Unter dem Schweißen von Mischverbindungen versteht man das Fügen unterschiedlicher Materialien. Die Fügepartner Aluminium-Kupfer, Aluminium-Stahl und Kupfer-Stahl sind hierbei am meisten gefragt. Durch stark unterschiedliche Materialeigenschaften ist die Verschweißung herausfordernd, da eine vollständige Durchmischung beider Materialien zu intermetallischen Phasen, Sprödzonen und Rissen führt. Gleichzeitig kann eine erfolgreiche Verbindung aufgrund der äußerst positiven elektrischen und thermischen Übertragungseigenschaften sowie einer potentiell hohen Kostenersparnis im Materialpreis sehr attraktiv im Bereich E-Mobilität sein.

Bei einer Aluminium-Kupfer-Verbindung liegt beispielsweise ein deutlicher Unterschied hinsichtlich der Schmelztemperatur vor (Aluminium 660°C, Kupfer 1.085°C). Darüber hinaus existiert auf Aluminiumblechen eine dünne Aluminiumoxid-Schicht mit einer Schmelztemperatur von über 2.000°C, die von der Laserstrahlung erstmal "durchbrochen" werden muss. Je nachdem, welche Fügepartner sich oben befinden, ergeben sich unterschiedliche Effekte: Im Falle von Kupfer oben ist das Blech noch nicht ganz durchgeschmolzen, während bereits der untere Fügepartner aufschmilzt. Andersrum kann Aluminium oben bereits vollständig aufgeschmolzen sein, während das untere Kupferblech noch vollständig erstarrt ist.

Als bisher vielversprechendster Ansatz haben sich Verbindungen mit geringer Einschweißtiefe gezeigt, bei der die Materialien möglichst wenig miteinander durchmischt werden. Dies kann am besten durch Laser mit dynamischer Strahlformung oder spezieller Intensitätsverteilung realisiert werden.

Kupfer-Stahl und Kupfer-Aluminium-Verbindungen sind derzeit besonders bei Stromverbindern für Batteriezellen gefragt.

Mischverbindungen
Mischverbindungen Laserschweißen
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