Laserschweißen mit Fachwissen über die Funktionsweise

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Das Fügen von Bauteilen mit dem Laser

Der Laser ist ein High-Tech-Werkzeug zum präzisen Fügen von Bauteilen mit sehr schmalen Schweißnahtformen und einem geringen thermischen Verzug. Doch wie funktioniert Laserschweißen, welche Verfahren gibt es und was für Vorteile bietet Anwendern dieses berührungslose Schweißverfahren? Antworten zu diesen und
anderen Fragen erhalten Sie hier mit leicht verständlichem Fachwissen.

Was ist Laserschweißen?

Laserschweißen (EN ISO 4063: Prozess 52) ist ein innovatives Verfahren zum Fügen von Metallen und Kunststoffen. So können mit dem Laser die Oberflächen von Werkstücken verbunden oder tiefe Schweißnähte erzeugt werden. Auch lassen sich aufgrund der kleinen Materialschmelze und einer steuerbaren Schmelzdauer Werkstoffe verbinden, welche mit den konventionellen Schweißverfahren nur schwer oder gar nicht schweißbar sind. Die Wärmeentwicklung ist selbst bei hoher Laserleistung wesentlich geringer, als beim Plasma- und Lichtbogenschweißen. Dabei kommen je nach Anforderung unterschiedliche Verfahren wie Punkt-, Naht-, und Direktschweißen zum Einsatz.

Welche Vorzüge bietet der Laser beim Schweißen?

Aufgrund der umfangreichen Vorzüge gegenüber den konventionellen Fügeverfahren ist das Laserschweißen zu einer unverzichtbaren Basistechnologie auf dem Gebiet der Schweißtechnik geworden. So können mit dem Laser die unterschiedlichsten Werkstoffe und Formen hochqualitativ miteinander verbunden werden. Dabei garantiert ein hoher Automatisierungsgrad die Fertigung schmaler und schlanker Schweißnahtformen mit hohen Schweißgeschwindigkeiten und einer geringen thermischen Beeinflussung des Materials, weshalb das Schweißen mit dem Laser auch aus wirtschaftlichen Gründen sich in vielen Bereichen der Industrie als fester Bestandteil des Fertigungsprozesses etabliert hat.

Punkt- und Nahtschweißen

Vom kleinsten Schweißpunkt bis zu einer durchlaufenden Naht können mit dem Laser maßgenau realisiert werden. Dabei lassen sich feinste Nahtgeometrien mit hohen Schweißgeschwindigkeiten fertigen. Die Schweißresultate sind Schweißpunkte mit Durchmessern unter 0,1 mm und perfekte Maßgenauigkeiten +- 0,01 mm. Der Bearbeitungsprozess erfolgt auf modernsten Anlagen mit einzelnen Laserpulsen oder im Dauerstrichbetrieb. Die Art der Schweißnaht, ob überlappt oder stumpf, ist dabei abhängig von der geforderten Zugfestigkeit und thermischen Beeinflussung des Materials.

Scannerschweißen

Sie möchten einen schnellen Bearbeitungsprozess ohne zeitaufwendige Bewegungen des Werkstückes oder Schweißkopfes? Dann führt am Scannerschweißen kein Weg vorbei. Bei diesem automatisierten Laserschweißverfahren bilden Roboter, Scanner und der als Strahlquelle eingesetzte Faserlaser ein perfekt aufeinander abgestimmtes Team, welches einfache 2D-Schweißaufgaben und komplexe 3D-Formen mit hohen Bearbeitungsgeschwindigkeiten realisiert. So können gerade in der Serienproduktion die Fertigungszeiten beim Schweißen optimiert werden.

Laserschweißen von Kunststoff

Laserschweißen von Kunststoffen wird häufig mit zwei unterschiedlichen Thermoplasten im Überlappverfahren ausgeführt. Dabei dringt der Strahl des energieeffizienten Diodenlasers fast ungehindert durch den oben liegenden Kunststoff hindurch. Auf der Oberfläche des unten liegenden Kunststoffes absorbiert unter Hinzugabe von absorbierenden Partikeln der Laserstrahl und bewirkt dadurch die Schmelze des Kunststoffes. Die dabei entstehende Wärmeentwicklung wird an den oberen Schweißpartner weiter gegeben. So verschmelzen die beiden Kunststoffe miteinander und werden sicher verbunden.

Wie erfolgt der Fertigungsprozess?

Das Schweißen mit dem Laser erfolgt meist ohne Zuführung von Zusatzwerkstoffen. Bei diesem innovativen Schweißverfahren wird der Laserstrahl mit einer Fokussieroptik gebündelt und die Einschweißtiefe durch die Position zur Werkstückoberfläche festgelegt. Durch den minimalen Durchmesser des Laserstrahls von nur einigen Zehntel Millimetern ist die Energiekonzentration am Brennfleck sehr hoch. Das Umwandeln von Licht in Wärme auf der Werkstoffoberfläche bewirkt ein schnelles Schmelzen des Materials. Die so entstandenen Schweißnähte werden mit einer hohen Geschwindigkeit abgekühlt. Dadurch ist der thermische Verzug des Materials sehr gering.

Die Vorteile auf einen Blick

  • Hohe Schweißgeschwindigkeiten
  • Perfekte Maßgenauigkeiten +- 0,01 mm
  • Geringe thermische Materialbeeinflussung
  • Punktgenauer Energieeintrag
  • Schweißen komplizierter Geometrien
  • Berührungslos und ohne Kraftübertragung
  • Keine mechanische Nachbearbeitung
Laserauftragsschweißen

Laserauftragsschweißen ermöglicht die Instandsetzung sowie Modifikation mit neuwertiger Qualität und eine Optimierung des Verschleiß- und Korrosionsschutzes bestehender Bauteile. Der Schweißprozess erfolgt dabei je nach Anforderung manuell oder automatisiert unter Zugabe von Zusatzwerkstoffen wie Draht oder Pulver, welche durch die Laserstrahlung aufgeschmolzen und sich mit dem Grundwerkstoff metallurgisch verbinden. Dabei können Flächenaufträge mit Drahtdurchmessern von 0,1 mm bis 0,8 mm realisiert werden. So können Schäden repariert und feinste Fertigungsfehler optimal korrigiert werden.

Rohr- und Profilschweißen mit dem Laser

Mit dem Laser lassen sich Rohre und Profile auf höchstem Qualitätsniveau schweißen. Dabei lassen sich gegenüber den konventionellen Schweißverfahren wesentlich höhere Prozessgeschwindigkeiten von bis zu 60m/min mit feinsten Schweißnähten erzielen. Mit dem Laser geschweißte Rohre oder Profile überzeugen mit einer hohen Korrosionsbeständigkeit und guten Umformbarkeit. Die berührungslose Bearbeitung mit einer schmalen Wärmeeinflusszone garantiert einen geringen Verzug der Teile, weshalb in den meisten Fällen eine mechanische Nachbearbeitung entfällt.

Weitere Informationen über die Laserbearbeitung

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