Hybrid processes have been established for the joining of thick plates. The presented approach enables single side welding of thick metal plates by combining a laser beam and two gas metal arc (GMA) welding torches in one setup. By using this hybrid process for joining high material thicknesses, manufacturing time can be significantly reduced in comparison to conventional multilayer arc welding processes. Additionally, new joint designs can be used to reduce filler metal consumption. In order to benefit from these economic advantages, and to make use of brilliant high power lasers in pipeline manufacturing, this hybrid process needs to run robustly for common gap and tolerance ranges. The process time, compared to conventional methods, will be significantly decreased, due to the use of disk lasers with a maximum output power of 16 kW combined with two high power GMA subprocesses. For process development, American Petroleum Institute (API) 5L X70 pipeline steel plates with a thickness of 23 mm have already been joined in a flat position using a single weld pass. Based on these parameter studies, the process limitations have been determined with regard to energy input, gap bridgeability, vertical edge offset, and a lateral offset of the energy sources from the weld joint. The robustness of the hybrid process developed has been demonstrated in experiments representative of the pipeline application.

1.
R.
Miebach
and
H.
Lembeck
, “
Die neue Fertigung der Meyer Werft - Laserhybridschweißen als Kerntechnologie
,” in DVS-Berichte Band, Vol.
225
(
Schweißen und Schneiden
,
Düsseldorf
,
2003
), pp.
187
191
.
2.
D.
Petring
, “
Innovative Entwicklungen im Bereich des Laserstrahlschneiden und -schweißen - ein Überblick
,” in Tagungsband AKL, Aachener Kolloquium für Lasertechnik, pp.
409
413
,
2002
.
3.
A.
Sumpf
,
U.
Jasnau
, and
P.
Seyffarth
, “
10 kW-Hochleistungsfaserlaser - Erfahrungen aus verschiedenen Anwendungen
,” in DVS-Berichte Band, Vol.
237
(
Schweißen und Schneiden
,
Düsseldorf
,
2005
).
4.
C.
Thomy
,
M.
Schilf
,
T.
Seefeld
,
F.
Vollertsen
,
G.
Sepold
, and
R.
Hoffmann
,
CO2-Laser-MSG-Hybridschweißen in der Rohrfertigung
, in DVS-Berichte Band, Vol.
225
(
Schweißen und Schneiden
,
Düsseldorf
,
2003
), pp.
167–
173.
5.
H.
Haferkamp
,
M.
Goede
, and
P.
Cordini
, “
Laser-MIG-Hybridschweißen von Tailored Tubes
,”
Stahl
4
,
58
60
(
2001
).
6.
H.
Haferkamp
,
A.
Ostendorf
,
M.
Goede
, and
P.
Cordini
, “
Nd:YAG-Laser-MIG-Hybridschweißen von verzinktem Stahlfeinblech und von Magnesiumwerkstoffen
,”
Laser Opto
33
,
61
63
(
2001
).
7.
M.
Böhm
, “
Laser-Hybrid-Schweißen auf Erfolgskurs
,” in SMM Schweizer Maschinenmarkt Band
104
,
53
54
(
2003
).
8.
G.
Trommer
, “
Hochleistungs-Schweißverfahren. Lichtbogen-MSG-Schweißen bietet vielfältige Möglichkeiten
,”
Stahl Heft
1
,
42
45
(
2004
).
9.
M.
Höfemann
,
M.
Fersin
,
J.
Szinyur
,
H.
Haferkamp
, and
P.
Cordini
, “
Laser-GMA-hybrid welding of zinc coated steel for Hydroforming applications
,” in
Proceedings of the WLT-Conference Lasers in Manufacturing
,
2001
.
10.
C.
Meier
,
P.
Reinhold
, and
K.
Maley
,
Aluminium-Strangpressprofile im Schienenfahrzeugbau, geschweißt mit dem Hybridverfahren Nd:YAG-Laser/MIG
, in DVS-Berichte Band, Vol.
176
, (
DVS-Verlag
,
Düsseldorf
,
1996
), pp.
198
202
.
11.
N. N.
, “
Hybridschweißen weiter verbessert. Neuer Hybridschweißkopf vermindert Richtungsabhängigkeit, steigert Schweißgeschwindigkeit und verbessert Zugänglichkeit
,”
Blech Heft
4
,
56
58
(
2002
).
12.
H.
Staufer
and
T.
Graf
, “
LaserHybridschweißen und LaserLöten anhand von Praxisbeispielen aus dem Automobilbau
,” in Tagungsband AKL, 5. Aachener Kolloquium für Lasertechnik, pp.
109
120
,
2004
.
13.
N. N.
Forschungsvorhaben
, “
Innovativer Leichtbau durch energiereduziertes Fügen mit Lasersystemen neuester Generation (Leichter)
,” Teilvorhaben Aker Warnow Werft: “Leichtmetallstrukturen im Schiffbau,” Schlussbericht FKZ BMBF 13 N 7455/1.
14.
A.
Wieschemann
,
Entwicklung des Hybrid- und Hydraschweißverfahrens am Beispiel des Schiffbaus
, in Aachener Berichte Fügetechnik Band 1/2001 (
Shaker
,
Aachen
,
2001
).
15.
P.
Moore
, “
Novel method of recording cooling curves during laser & laser/arc hybrid welding
,” in
JOM, International Conference on the Joining of Materials 11 (2003)
, Session 4.2.1–Session 4.2.8.
16.
R.
Lahdo
,
O.
Seffer
,
A.
Springer
,
S.
Kaierle
,
L.
Overmeyer
,
M.
Collmann
,
P.
Schaumann
,
J.
Neumeyer
,
H.
Schülbe
, and
B.
Nacke
, “
Induction assisted GMA-laser hybrid welding of high-strength fine-grain structural steels
,” in
Proceedings of the International Congress on Applications of Laser & Electro-Optics (ICALEO)
,
2013
.
17.
O.
Seffer
,
R.
Lahdo
,
F.
Schneider
,
A.
Springer
, and
S.
Kaierle
, “
Laser-MIG welding process combination for thick wall applications of the aluminum alloy EN AW-6082-T6
,” in
Proceedings of the 6th International Congress on Laser Advanced Materials Processing (LAMP)
,
2013
.
18.
H.
Haferkamp
,
O.
Meier
,
B.
Boese
, and
G.
Kuscher
, “
Economic edge preparation for laser MAG hybrid welding of high strength steel
,” in
Proceedings of the 2nd Pacific International Conference on Application of Lasers & Optics (PICALO)
,
2006
.
19.
B.
Brenner
, “
Laserstrahlschweißen für den Leichtbau. Ergebnisbericht zum Verbundvorhaben Funktionsoptimierte laserhybridgeschweißte Leichtbaustrukturen als Kernelemente zur Realisierung ganzheitlicher Leichtbaukonzepte
,” Stuttgart,
2006
.
20.
J. C.
Neuenhahn
,
Hybridschweißen als Kopplung von CO2-Hochleistungslasern mit Lichtbogenschweißverfahren
, in Aachener Berichte Fügetechnik Band 1/1999 (
Shaker
,
Aachen
,
1999
).
21.
H.
Simler
,
V.
Krink
, and
F.
Laurisch
, “
Erweitertes Anwendungspotential für das Plasmafeinstrahlschneiden (Teil 1)
,”
Der Praktiker
9
,
260
265
(
2004
).
22.
J.
Matsuda
,
A.
Utsumi
,
M.
Katsumura
,
M.
Hamasaki
, and
S.
Nagata
,
TIG or MIG arc augmented laser welding of thick mild steel plate
, in
Joining and Materials, British Maritime Technology
,
1988
.
23.
H.
Cui
, “
Untersuchung der Wechselwirkungen zwischen Schweißlichtbogen und fokussiertem Laserstrahl und der Anwendungsmöglichkeiten kombinierter Laser-Lichtbogentechnik
,” Dissertation,
TU Braunschweig
,
1991
.
24.
U.
Dilthey
, “
Schweißtechnische Fertigungsverfahren 1 - Schweiß- und Schneidtechnologien
,” 3. bearbeitete Auflage, (
Springer-Verlag
,
Berlin Heidelberg
,
2006
).
25.
J.
Hermsdorf
, “
Laserstabilisiertes Metallschutzgasschweißen mittels fasergeführten Festkörperlasern
,” Dissertation,
Laser Zentrum Hannover e.V.
,
2013
.
26.
U.
Dilthey
, “
Schweißtechnische Fertigungsverfahren 2 - Verhalten der Werkstoffe beim Schweißen
,” 3. bearbeitete Auflage, (
Springer
-
Verlag
,
Berlin Heidelberg
,
2005
).
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