Laserschweißen für schnelle Verarbeitung mit schmalen Schweißnähten

| By Sonja Dorer

Was sind Laserschweißanlagen und wozu werden sie eingesetzt?

Laserschweißen für schnelle Verarbeitung mit schmalen Schweißnähten

Inhalt:
» Grundlagen des Laserschweißens
» Physikalische Voraussetzungen des Laserschweißens
» Die Funktionsweise von Laserschweißanlagen

Laserschweißanlagen werden vor allem für Arbeitsgänge eingesetzt, bei denen es auf schmale, schlanke Schweißnahtformen ankommt. Zudem arbeiten Laserschweißanlagen sehr schnell und bieten die Möglichkeit auch komplexe Werkstücke präzise zu verschweißen. Zylindrische Bauteile lassen sich in Rundschweißanlagen problemlos bearbeiten. Andere Bauteile mit komplexen Konturen können in den 5-Achs-Schweißanlagen von GEORGII Automation präzise geschweißt werden.



Grundlagen des Laserschweißens


Will man es ganz korrekt ausdrücken, so spricht man beim Laserschweißen von Laserstrahlschweißen. Und das drückt auch sehr gut die Funktionsweise einer Laserschweißanlage aus. Ein von einer Optik geführter Laserstrahl wird in der gewünschten Intensität über eine zu verschweißende Stoßkante, den sogenannten Fügestoß geführt. Das Metall des Werkstücks absorbiert die Energie des Laserstrahls und erreicht so sehr schnell eine Temperatur, die über dem Schmelzpunkt liegt. Es entsteht eine Schmelze, die nach dem Erstarren beide Metallteile fest verbindet. Dadurch wird bei vielen Anwendungen kein Schweißzusatzwerkstoff benötigt. Durch die Möglichkeit die Intensität des Laserstrahls sehr genau auf die verwendeten Materialien und ihre Stärke abzustimmen, entstehen sehr schmale, schlanke Schweißnähte von hoher Festigkeit.



Physikalische Voraussetzungen des Laserschweißens


Ein Laserstrahl ist ein scharf gebündelter Strahl aus elektromagnetischen Wellen. Die Wellen einer Lichtquelle werden mithilfe einer Optik so stark gebündelt, dass der Strahl im Fokus der Optik, der auch als "Brennfleck" bezeichnet wird, nur wenige zehntel bzw. hundertstel Millimeter Durchmesser aufweist. Durch diese starke Bündelung wird die hohe Energiedichte im Brennfleck erreicht. Weil die stärkste Bündelung in nur wenigen Millimetern Entfernung von der Optik, im Brennfleck, entsteht, ist die exakte Lage und Führung des Werkstücks eine der wichtigsten Eigenschaften einer Laserschweißanlage. Durch die Platzierung des Brennflecks oberhalb oder unterhalb der Werkstückoberfläche wird die Einschweißtiefe gesteuert.



Die Funktionsweise von Laserschweißanlagen


In einer Laserschweißanlage wird entweder das Werkstück fest fixiert und die Laseroptik an der Schweißnaht entlang geführt, oder das Werkstück wird an der fest installierten Laserquelle entlanggeführt. In den 5-Achs-Schweißanlagen von GEORGII Automation werden beide Verfahren kombiniert. Die Bauteile werden auf Werkstücksatelliten fixiert, die Werkstücke mit Durchmessern bis 350 Millimeter und 750 Millimeter Länge aufnehmen können. Der Werkstücksatellit kann mit Vorrichtungen ausgestattet werden, die für die Fixierung kundenspezifischer Werkstücke von GEORGII Automation speziell konstruiert werden. Die Laseroptik wird über vier CNC-gesteuerte Achsen entlang der Schweißnähte geführt. Da auch der Satellit über eine Achse gedreht werden kann, entsteht eine 5-Achsen Kinematik, die eine dreidimensionale Ausführung der Schweißnähte ermöglicht. So können auch komplexe Konturen einfach, schnell und intuitiv programmiert und geschweißt werden.


Um eine Korrosion der Schweißnaht zu verhindern, wird die Naht während des Schweißvorgangs mit Argon umspült. Das Edelgas ist schwerer als Luft und verdrängt zuverlässig den zur Korrosion führenden Sauerstoff.