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Leichtbau und das Streben nach Ressourcen- und Energieeffizienz fördern in den letzten Jahren vermehrt den Einsatz hochfester Stähle. Das Laserstrahlschweißen dieser Werkstoffe wird in der industriellen Großserienferti-gung zur effizienten Herstellung hochpräziser Bauteile und Komponenten mit höchsten Qualitätsanforderungen eingesetzt. Die Vermeidung schweißbedingter Fehler wie Schweißverzug und Kaltrissbildung sind dabei von ent-scheidender Bedeutung. Konventionelle Anwendungen erfüllen diesen Anspruch derzeit bedingt durch sehr enge Prozesstoleranzen und die Auswahl unkritischer Werkstoffe, was die Potentiale der Fügeverbindung begrenzt. Auf Basis von FE-Schweißprozesssimulationen konnten Konzepte entwickelt werden, welche eine Verzugs- und Riss-minderung durch aktive Steuerung des Laserschweißprozesses ermöglichen. Die zugrundeliegenden Modelle be-rücksichtigen zum einen das schweißbedingte Temperaturfeld, Gefügeumwandlungen und Eigenspannungen für die Berechnung des Verzugs. Zudem wird die lokale Wasserstoffkonzentration berechnet und die Ergebnisse der Schweißprozesssimulation mittels eines Kaltrisstools bewertet, welches werkstoffspezifische Risskriterien enthält. Die Fähigkeit das Verzugs- und Kaltrissverhalten abzubilden, eröffnet die Möglichkeit zur Parametervariation. Aus den erhobenen Daten wurden Konzepte der aktiven Krafteinleitung mit einer dynamischen Werkstückeinspannung abgeleitet, die zu Verzugs- und Kaltrissminimierung führen und die Schweißbarkeit hochfester Werkstoffe fördern.
In recent years, lightweight construction and the demand for resource and energy efficiency have increasingly supported the use of high-strength steels. Laser beam welding (LBW) of these materials is used in industrial mass production to efficiently manufacture high-precise components and parts with the highest quality requirements. Avoiding welding-related defects such as weld distortion and cold cracking is critical. Conventional applications currently meet this requirement to a limited extent due to very restricted process tolerances and the use of non-critical materials, which limits the potential of the joining process. Based on FE welding process simulations, concepts have been developed to reduce distortion and cracking through active control of the LBW process. The underlying models consider the weld induced temperature field, microstructure transformations, and residual stresses to calculate distortion. In addition, the local hydrogen concentration is calculated, and the results of the welding process simulation are evaluated using a cold cracking tool that includes material-specific cracking criteria. The ability to simulate distortion and cold cracking behavior opens up the possibility of parameter variation. From the data collected, concepts of active force introduction with dynamic workpiece clamping have been derived that lead to distortion and cold cracking reduction and promote the weldability of high-strength materials.