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Industrielles und professionelles Laserschweißen. Beschreibung der Technologie und praktische Informationen.

Geschichte des Laserschweißens

Die ersten Versuche zum Laserschweißen wurden in den 1960er Jahren durchgeführt. Zunächst wurden sie hauptsächlich in der wissenschaftlichen Forschung eingesetzt, fanden aber bald auch industrielle Anwendungen. Heute ist das Laserschweißen eine der beliebtesten Methoden zum Verbinden von Materialien. Die ersten Laserschweißgeräte waren konventionelle elektrische Schweißmaschinen, die Laserstrahlen anstelle von Elektroden verwendeten. Diese Geräte waren jedoch ungenau und teuer in der Wartung. In den 1970er und 1980er Jahren kamen die ersten kommerziell erhältlichen Laserschweißgeräte auf den Markt, die effizienter und präziser waren.

Was ist ein Laser?

Vereinfacht ausgedrückt, ist ein Laser die Verstärkung von Licht durch die erzwungene Emission von
Strahlung.

Was ist Laserschweißen?

Beim Laserschweißen werden zwei Bauteile mit Hilfe eines Laserstrahls miteinander verbunden. Die Energie des Laserlichtimpulses wird mit Hilfe eines optischen Systems auf einen kleinen Brennpunkt fokussiert. Die dabei entstehende Energie hoher Dichte schmilzt die Werkstücke auf und schweißt Teile aus Aluminium, Edelstahl und Schwarzstahl zusammen.

Diese Technologie wird in der Industrie, insbesondere beim Schweißen von Aluminium oder Edelstahl, aufgrund ihrer zahlreichen Vorteile zunehmend eingesetzt. Es handelt sich um ein schnelles, präzises und sicheres Verfahren, das zum Verbinden verschiedener Materialien in vielen Branchen eingesetzt werden kann. Nach dem Schweißen ist keine Nachbearbeitung erforderlich.

Wie funktioniert das Laserschweißen?

Beim Laserschweißen werden die Werkstoffe durch einen Laserstrahl auf ihren Schmelzpunkt
durch einen Laserstrahl. Anschließend werden die Werkstoffe geschmolzen und miteinander verbunden.

Beschreibung der wichtigsten Laserschweißparameter:

  1. Kontinuierliche Laserstrahlleistung [kW] – je höher die Strahlleistung, desto größer die Fügeeindringtiefe. Laserschweißen mit der falschen Leistung im Verhältnis zum Werkstück führt zu einer schlechten Fugenstruktur,
  2. Schweißgeschwindigkeit [m/min] – je höher die Schweißgeschwindigkeit bei gleichbleibender Leistung ist, desto größer ist die Einschweißtiefe. Eine zu hohe Geschwindigkeit führt dazu, dass das Metall zu schnell erstarrt und schmilzt.

Andere charakteristische Laserschweißparameter:

  • Energie des Laserpulses in [kJ],
  • Laserpulsdauer in [ms],
  • Wiederholrate für gepulstes Schweißen in [Hz],
  • Brennweite des Laserstrahls in [mm],
  • Position des Laserstrahlfokus in Bezug auf die Fuge in [mm],
  • Durchflussmenge und Art des Schutzgases [l/min],
  • gewählte Brennweite des Laserstrahls [mm].

Handgehaltene Laserschweißgeräte sind zum Schweißen von Kunststoffen nicht geeignet. Im Gegensatz dazu sind einige Modelle unserer Maschinen zum Laserschneiden geeignet. Zum Laserschneiden von Metallen müssen die entsprechenden Parameter am Bedienfeld eingestellt und die Kupferspitze in der Pistole ausgetauscht werden, um den richtigen Laserstrahl für diese Art von Arbeit zu erhalten.

Das manuelle Laserschweißen erfordert entsprechende Sicherheitsvorkehrungen. Dazu gehört insbesondere ein Augenschutz. Dieser Schutz kann durch die Verwendung geeigneter zertifizierter Schweißerschutzbrillen mit einem zusätzlichen Filter, der den Laserstrahl nicht durchlässt, gewährleistet werden. Unter bestimmten Bedingungen können auch spezielle Laserschutzbrillen der Kategorie 4 verwendet werden.

Die wichtigsten Vorteile des Laserschweißens.

Das Laserschweißen bietet die Möglichkeit, schwer zu schweißende Materialien zu schweißen. Laserschweißnähte können sowohl mit einem Zusatzwerkstoff als auch mit dem Laser selbst hergestellt werden. Der in Schweißmaschinen eingesetzte Laser ermöglicht das hochproduktive Schweißen von Aluminium und Legierungen aus verschiedenen Metallen, wodurch hochfeste Schweißnähte erzielt werden. Das Laserschweißen findet allmählich breite Anwendung in verschiedenen Industriezweigen. Die zu verbindenden Materialien weisen Schweißnähte ohne Überhitzung oder Oberflächenverformung auf. Die Verbindungsfläche muss wie beim herkömmlichen Schweißen vorbereitet werden.

Das Laserschweißen ist eine Methode mit geringer linearer Energie und enger Durchdringung der Schweißnaht, die ein ästhetisch ansprechendes Endergebnis liefert. Wenn große und dünne Bleche miteinander verbunden werden, ist das Laserschweißen oft die einzige Schweißmethode, um sicherzustellen, dass die Schweißnaht im Endprodukt keinen Wärmeverzug aufweist. Das Laserschweißen ist die beste Schweißmethode, um den Verlust von Grundwerkstoffeigenschaften wie Härte und Festigkeit zu minimieren.

Der Laserstrahl kann beim Impulsschweißen in der Großserienfertigung eingesetzt werden.

Punktschweißen beim Laserschweißen kann eine sehr nützliche Option sein, wenn die Einschweißtiefe der Verbindung so gering wie möglich sein soll.

Laserschweißverfahren – Definition

Beim Laserschweißen werden zwei Bauteile mit Hilfe eines Laserstrahls miteinander verbunden. Diese Technologie wird aufgrund ihrer zahlreichen Vorteile zunehmend in der Industrie eingesetzt. Es handelt sich um ein schnelles, präzises und sicheres Verfahren, das zum Verbinden verschiedener Materialien eingesetzt werden kann. Beim Laserschweißen werden drei Phasen unterschieden: Erhitzen, Schmelzen und Abkühlen. Beim Aufheizen werden die Werkstoffe durch den Laserstrahl bis zum Schmelzpunkt erhitzt. Danach erfolgt das eigentliche Schmelzen der Werkstoffe und ihr Zusammenfügen. Schließlich werden die Werkstoffe abgekühlt, bis sie einen festen Zustand erreichen. Das Laserschweißen ist eine der präzisesten Methoden zum Verbinden von Werkstoffen. Im Vergleich zu anderen Techniken, wie dem elektrischen oder mechanischen Schweißen, bietet das Laserschweißen die Möglichkeit, Teile mit sehr dünnen Wänden und präzisen Formen zu verbinden. Außerdem ist es ein schnelles und sicheres Verfahren, da es keine hohen Kräfte oder hohen Temperaturen erfordert. Das Schweißverfahren selbst und die einfache Automatisierung ermöglichen den Einsatz dieser modernen Technologie in vielen Branchen, in denen die Schweißnaht möglichst wenig Einfluss auf die Verformung der Metalle haben soll.