Laserschweißen erklärt: Prinzipien, Vorteile & Branchenvergleich
Dieser Artikel vermittelt Definition, Prinzip, Festigkeit, Grenzen, Vor- und Nachteile des Laserschweißens sowie den Vergleich mit MIG- und WIG-Schweißen.
In der Schweißbranche gilt Laserschweißen als robustes und hochentwickeltes Fügeverfahren. Es nutzt hochkonzentrierte Lichtstrahlen – Laser. Auf der Zieloberfläche erzeugt der Laserstrahl intensive Hitze am Kontaktpunkt, wodurch das Material schmilzt und beim Abkühlen und Erstarren eine feste Verbindung bildet.
Laserschweißen bringt sowohl Vor- als auch Nachteile mit sich. Im Vergleich zu anderen Verfahren wie MIG oder WIG ist es stärker. Heute erfahren Sie alles über Laserschweißen, seine Stärken und Limitations, Einsatzbereiche und mehr. Wir vergleichen es auch mit mehreren anderen Schweißverfahren.
Tauchen wir ein in die Welt des Laserschweißens.
Was ist Laserschweißen?
Laserschweißen ist das Schweißverfahren, das fokussierte Laserstrahlen mit hoher Hitze nutzt, um die Metalloberfläche zu schmelzen. Die geschmolzenen Teile fügen sich zusammen und erstarren nach dem Abkühlen. Wie jede Lasermaschine nutzen Laserschweißmaschinen spezifische Laserelemente: Festkörperlaser, Gaslaser (CO₂-Laser) und Diodenlaser.
Hochwertige Schweißnähte mit minimaler Verformung und Wärmeeinflusszone machen es zur guten Wahl für vielfältige Schweißprojekte.
Weitere Schweißverfahren sind: Metall-Schutzgasschweißen (GMAW/MIG), Wolfram-Inertgasschweißen (GTAW/WIG), Elektrodenhandschweißen, UP-Schweißen, Widerstandspunktschweißen und Elektronenstrahlschweißen.
Laserschweißen ist unter all diesen das praktischste und vielseitigste Verfahren.
Wie funktioniert es?
Laserschweißen nutzt hochkonzentrierte, fokussierte Laserstrahlen, um die Metalloberfläche zum Schmelzen zu erhitzen. Nach dem Fügen der Teile kühlen sie ab, bis sie fest sind.
Der Prozess Schritt für Schritt:
- Strahlgenerierung: Der Prozess beginnt mit der Erzeugung eines hochleistungsfähigen Laserstrahls. Je nach Anwendungsanforderung kommen Festkörperlaser, Gaslaser (z. B. CO₂) oder Diodenlaser zum Einsatz.
- Strahlfokussierung: Der Laserstrahl wird über Spiegel und Linsen auf den Fokuspunkt gerichtet. Die Genauigkeit von Fokuspunkt und Temperatur entscheidet über effizientes Erhitzen und Schmelzen.
- Materialvorbereitung: Vor dem Schweißen ist die Materialvorbereitung essenziell: Reinigen, Spannen, Oberflächenbehandlung.
- Schweißprozess: Fokussieren Sie den Laserstrahl auf die vorbereitete Materialoberfläche. Der gerichtete Punkt schmilzt durch die konzentrierte Hitze.
- Nahtbildung: Die geschmolzenen Materialien verschmelzen und bilden eine feste Verbindung. Zur Erhöhung der Festigkeit und zum Auffüllen von Lücken können Zusatzwerkstoffe verwendet werden.
- Abkühlung und Erstarren: Nach dem Schweißen kühlen die geschmolzenen Materialien schnell ab und erstarren, wodurch eine feste Verbindung zwischen den gefügten Oberflächen entsteht. Eine kontrollierte Abkühlung minimiert Verzug.
- Nachkontrolle: Prüfen Sie die Schweißnaht auf Qualität und Integrität. Je nach Finish können nachträgliche Prozesse wie Schleifen, Polieren oder Beschichten nötig sein.
Ist Laserschweißen fest?
Ja, Laserschweißen gilt als starkes und zuverlässiges Schweißverfahren. Die Gründe:
- Präzision und Kontrolle: Exakte Steuerung von Parametern wie Leistung, Geschwindigkeit und Fokus ermöglicht konsistente Schweißnähte und erhaltene Materialeigenschaften – resultierend in festen Verbindungen.
- Minimale Wärmeeinflusszone (WEZ): Die konzentrierten Strahlen erzeugen eine minimale WEZ. Dies reduziert thermischen Verzug, Eigenspannungen und Materialschwächung. Die mechanischen Eigenschaften der Schweißverbindung sind oft überlegen gegenüber anderen Verfahren.
- Tiefe Penetration: Laserschweißen erreicht tiefe Penetration mit hohem Aspektverhältnis. Das Schweißen dicker Materialien wird erleichtert und die strukturelle Integrität der Verbindung erhöht.
- Hohe Energiedichte: Gewährleistet effizientes Schmelzen und Verschmelzen der Materialien – resultiert in einer starken metallurgischen Bindung. Ermöglicht auch das Schweißen von Stahl und NE-Legierungen.
- Berührungsloses Verfahren: Da es ein berührungsloses Verfahren ist, minimiert Laserschweißen physische Verformung und Kontamination der Werkstücke.
Vor- und Nachteile
Laserschweißen ist vielseitig und nützlich für diverse Schweißjobs. Doch manchmal liefert es nicht den nötigen Output im Vergleich zu anderen Methoden. Hier Stärken und Schwächen im direkten Vergleich: