Reduktion metallurgisch induzierter Porenbildung beim Lichtbogenschweißen von reinem Kupfer durch XHV-adäquate Bedingungen im Lichtbogenschweißprozess

Bei der schweißtechnischen Verarbeitung von hochreinen Kupferwerkstoffen führt das Vorhandensein eines minimalen Sauerstoffgehaltes zur Bildung von Poren sowie eines niedrig schmelzenden Cu-Cu₂O Eutektikums. Hierdurch werden die Qualität der Schweißung bzw. des additiv gefertigten Werkstücks stark gemindert und das Auftreten von Heißrissen begünstigt. Dies führt dazu, dass Lichtbogenprozesse für die Herstellung von Schweißverbindungen oder für die additive Fertigung von Produkten mit höchsten werkstofflichen Anforderungen, bspw. an die elektrische Leitfähigkeit, aktuell nicht verwendet werden. Um dies zu verhindern, wird im Teilprojekt B06 das Lichtbogenschweißen von Kupfer in einer sauerstofffreien Prozessgasatmosphäre untersucht. Neben der Charakterisierung des Sauerstoffeintrags im Schweißnahtgefüge werden auch die chemischen Zersetzungs- und Bildungsreaktionen innerhalb der Plasmasäule genauer analysiert. Durch die Zusammenführung der physikalischen und elektrischen Vorgänge im Plasma kann schließlich ein Modell abgeleitet werden, welches den Lichtbogen, das Schmelzbad und das Schweißnahtgefüge schweißphysikalisch beschreibt. Diese Vorstellung soll als neu entwickelte Grundlage dazu beitragen, die schweißtechnische Verarbeitung von reinen Kupferwerkstoffen durch Lichtbogenprozesse (thermische Plasmen) zu optimieren. Unter Zuhilfenahme der thermischen Desoxidation der Oberfläche innerhalb der sauerstofffreien Prozessatmosphäre soll zudem perspektivisch darauf hingearbeitet werden, auch Kupfersorten mit einem höheren Sauerstoffgehalt (bis ca. 500 ppmw) porenfrei zu verarbeiten.