Laserschweißen mit dem gepulsten Nd:YAG-Laser:

Können wir auch Dichtigkeitsprüfungen durchführen?

Wir können die Schweißnaht auf Dichtigkeit prüfen, in dem wir das Teil mit vorgegebenem Druck und Zeitspanne prüfen. Der zu beaufschlagende Druck kann variabel gewählt werden und mit Hilfe eines Wasserbades kann die Dichtigkeit überwacht werden.

Welche Materialien können wir schweißen?

Das Ergebnis der Schweißung hängt von der Auswahl des geeigneten Materials ab. Gut schweißbare Materialien sind

• Edelstähle (1.4301 und 1.4310)
• Nickel
• Invar
• Gold
• reines Aluminium 99 %
• reines Kupfer 99 %

Schlecht schweißbar sind Metalllegierungen mit Beimengen von Schwefel, Blei, Magnesium, Silizium, Zink und Kohlenstoff. Im Einzelfall sind Schweißversuche erforderlich. Es ist auf chargenreine Werkstoffe während der Bemusterungsphase bis zur Fertigung zu achten.

Wie funktioniert das Laserschweißen?

Das Laserschweißen oder Laserstrahlschweißen ist ein Fügeverfahren, bei dem mit Hilfe von fokusierter Laserstrahlung punktuell Energie bzw. Wärme in das Werkstück eingetragen wird. Das Werkstück absorbiert diese Energie, was einen extrem starken Temperaturanstieg zur Folge hat. Sobald die Temperatur über die Schmelztemperatur des Werkstückes steigt, beginnt das Werkstück punktuell an der Oberfläche zu schmelzen. Voraussetzung für eine Laserschweißung sind:

• dass das zu schweißende Werkstück die Energie absorbiert
• dass die Laserleistung hoch genug ist, um die notwendige Energie in das Werkstück einzutragen, damit es schmelzen kann.
• dass die Laserstrahlung so fokusiert ist, dass ein minimaler Brennfleck von 0,2-0,3mm entsteht, um eine hohe Energiedichte zu erzeugen, die zum Schmelzen des Materials führt.

Mit welcher Geschwindigkeit kann das Laserschweißen ausgeführt werden?

Dank der hohen Energiedichte erfolgt das Aufschmelzen und Erstarren in Sekundenbruchteilen, dadurch können sehr hohe Schweißgeschwindigkeiten erzielt werden. Unter optimalen Bedingungen, bei einer geraden Endlosnaht, können Geschwindigkeiten von bis zu 60 Metern pro Minute erzielt werden. Mit gepulsten Festkörperlasern können kurze, energiereiche Pulse bei hoher Leistung, von mehreren Kilowatt Pulsleistung erzeugt werden, die Voraussetzung sind für hohe Geschwindigkeiten.

Müssen Baueile nach dem Laserschweißen nachgearbeitet werden?

In den meisten Fällen entfällt komplett eine Nacharbeit, da die Schweißnähte sehr schmal und mit geringem Wärmeeintrag hergestellt werden, speziell wenn unter Schutzgas geschweißt wird. Das heißt auch der Verzug ist minimal, so dass Richtarbeiten entfallen. Bei zunehmender Materialstärke, über 3mm, kann die Wärmeeinbringung ins Material so hoch werden, dass es zu Anlassfarben kommt. In diesen Fällen kann es aus kosmetischen Gründen zu einer Nacharbeit kommen, in Form von Gleitschleifen oder Polieren.

Welche Anwendungsfelder gibt es für das Laserschweißen?

Überall dort, wo Teile zusammengefügt werden müssen, bevorzugt in der metallverarbeitenden Industrie. Dabei können Mikroschweißungen mit einer Schweißnaht unter 300µm (0,300mm) hergestellt werden, es können sowohl durchgezogene Nähte im Dauerstrichbereich als auch Punktschweißungen durchgeführt werden. Wichtig ist nur, dass die Schweißnaht eine hohe Festigkeit aufweist und eine geringer Wärmeeintrag stattfindet.

Welche Temperaturen werden beim Laserschweißen erzeugt?

Mit gepulsten Festkörperlasern können energiereiche Pulse erzeugt werden mit hoher Energiedichte, die, wenn sie auf das Metall treffen die Energie übertragen. Das Metall erwärmt sich dabei bis über seinen Schmelzpunkt von > 1300-1800°C hinaus. Voraussetzung dafür sind, ein hochfokusierter Laserstrahl und ein minimaler Brennfleck von 0,2-0,3mm. Der Laserstrahl an sich hat keine Temperatur.