Was ist Laserschweißen?

Unter Laserschweißen versteht man das Fügen von Materialien mit Hilfe von Lasern. Bei diesen Materialien handelt es sich hauptsächlich um Metalle, und die Verbindung erfolgt durch einen fokussierten Laserstrahl. Dieses Schweißverfahren erfreut sich in einer Vielzahl von Branchen zunehmender Beliebtheit, da es sowohl effizient ist als auch eine hohe Schweißnahtqualität liefert.

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Wichtigste Erkenntnisse

• Das Laserschweißen bietet eine hohe Genauigkeit mit weniger Wärmeeinflusszonen. Dadurch wird das Risiko von Verzug reduziert.
• Laserschweißer können zahlreiche Materialien schweißen, darunter Stahl, Titan und Thermoplaste.
• Der Laserschweißprozess ist schneller als herkömmliche Verfahren, was die Produktionsraten verbessert.
• Laserschweißsysteme lassen sich leicht automatisieren, was sie zu einer guten Wahl für industrielle Anwendungen macht.
• Auch wenn die Kosten für die Laserschweißausrüstung hoch sind, führt dies zu niedrigeren Betriebskosten und schnelleren Produktionszeiten.

Was ist Laserschweißen?

Laserschweißen ist ein Verfahren, bei dem ein fokussierter Laserstrahl zum Schweißen oder Verbinden von Materialien verwendet wird. Mit diesem Strahl werden die Kanten der Werkstoffe zusammengeschmolzen. Die konzentrierte Laserenergie des Laserstrahls erhitzt die Oberflächen der Materialien, bis sie ihren Schmelzpunkt erreichen.

Nachdem das Material geschmolzen ist, verschmelzen die Materialien beim Abkühlen miteinander. Dadurch entsteht eine feste Verbindung. Laserschweißlösungen sind beliebt, weil sie im Vergleich zu herkömmlichen Schweißtechniken wie Lichtbogenschweißen oder Wolfram-Inertgas-Schweißen (WIG) saubere und feste Schweißnähte mit minimaler thermischer Verformung erzeugen können.

Die Technologie, die hinter Laserschweißsystemen steckt, ermöglicht es, hohe Leistungen mit unglaublicher Genauigkeit zu nutzen. Dadurch können Hersteller wie Yijin Hardware komplizierte Designs erstellen und dünne Materialien mit Laserschweißgeräten schweißen, ohne Kompromisse bei der Festigkeit oder Qualität einzugehen.

Arten des Laserschweißens

Es gibt mehr als eine Art von Schweißverfahren mit Lasern! Hier sind die beiden Hauptverfahren einer Laserschweißmaschine:

• Konduktionsschweißen: Bei dieser Methode wird das Metall an der Verbindungsstelle langsam geschmolzen, ohne dass die Verdampfungstemperatur erreicht wird. Das bedeutet, dass Sie qualitativ hochwertige Schweißnähte mit sehr wenig Spritzern und viel weniger Rauch erhalten. Allerdings ist dieses Verfahren in der Regel langsamer als das Schlüssellochschweißen.
• Schlüssellochschweißen: Dies ist eine aggressivere Methode, einen Laser zum Schweißen zu verwenden! Bei dieser Technik schmelzen und verdampfen Sie das Metall an der Verbindungsstelle, wodurch eine Art "Schlüsselloch"-Effekt entsteht. Dadurch können Sie tiefer in dickere Materialien eindringen. Obwohl dieses Verfahren schneller ist und sich besser für die Großserienproduktion eignet, kann es zu Porosität führen, wenn Sie nicht vorsichtig sind.

Es gibt auch Hybridverfahren wie das Laser-Hybrid-Schweißen. Dabei werden Laser- und Lichtbogenschweißtechniken kombiniert, um die Eindringtiefe und die Schweißqualität zu verbessern.

Beim Laserschweißen verwendete Laser

Hier sind einige Arten von Lasern, die beim Laserschweißen eingesetzt werden:

• Faserlaser: Diese Laser sind hocheffizient und recht klein. Sie werden aufgrund ihrer Qualität und Zuverlässigkeit hauptsächlich in industriellen Anwendungen eingesetzt.
• Yttrium-Aluminium-Granat-Laser (YAG-Laser): Diese Laser können sowohl im kontinuierlichen als auch im gepulsten Modus arbeiten. Das gibt Ihnen mehr Flexibilität für unterschiedliche Schweißanforderungen.
• CO2-Laser: Diese Laser werden häufig zum Schneiden und Gravieren verwendet. CO2-Laser können auch in bestimmten Schweißsituationen effektiv sein, aber sie benötigen in der Regel mehr Wartung als Faserlaser.
• Diodenlaser: Ein Diodenlaser ist eine kleine und energieeffiziente Option, die sich perfekt für kleine Anwendungen oder tragbare Geräte eignet.

Es gibt sowohl Vorteile als auch Nachteile von Laserschweißgeräten, je nach Art des Lasers und den Anforderungen Ihrer Anwendung.

Wie funktioniert ein Laserschweißgerät?

Schauen wir uns an, wie Laserschweißen genau funktioniert. Wie bereits erwähnt, wird ein fokussierter Laserstrahl verwendet, um eine Verbindung zwischen zwei Materialien herzustellen. Die konzentrierte Lichtenergie der Laserquelle erhitzt das Material schnell, bis es an der Grenzfläche schmilzt.

Einmal eingestellt und aktiviert, erzeugt der Laserstrahl genug Energie, um ein Schmelzbad an der Verbindungsstelle zu erzeugen. Wenn das Schmelzbad abkühlt und erstarrt, entsteht eine starke metallurgische Verbindung zwischen den Teilen.

Je nach Materialstärke und Art des zu schweißenden Materials können Sie zwischen kontinuierlichem oder gepulstem Betrieb wählen. Häufig wird während des Prozesses eine Schutzgasabschirmung verwendet, um vor Oxidation oder Verunreinigung zu schützen. Dies ist normalerweise der Fall, wenn Sie mit reaktiven Metallen wie Titan oder Aluminium arbeiten.

Was ist der Laserschweißprozess?

Kommen wir nun zum Verfahren der Schweißtechnik mit Lasern. Hier sind die wichtigsten Schritte des Prozesses:

1. Vorbereitung: Auch wenn die Lasertechnologie fortschrittlich ist, heißt das nicht, dass sie sich selbst reinigt! Beginnen Sie mit der Reinigung und der genauen Positionierung der Teile, um sicherzustellen, dass die Verbindung fest sitzt.
2. Fokussierung: Dann müssen Sie den Brennpunkt des Laserstrahls auf den Bereich einstellen, den Sie prüfen möchten. Wiederholen Sie diesen Schritt, wenn Sie zum Schweißen bereit sind. Dieser Strahl wird zum Verbinden der Materialien verwendet.
3. Prüfung: Als Nächstes müssen Sie Vorversuche mit Schrott durchführen, um sicherzustellen, dass der gepulste Laser die richtige Energie liefert, ohne zu überhitzen.
4. Schweißen: Aktivieren Sie den Laserstrahl, um das Material durch Schmelzen an der Verbindungsstelle zu verschmelzen. Dazu bewegen Sie die Laserleistung entlang eines vorgegebenen Pfades.
5. Kühlung: Der letzte Schritt bei der Anwendung von Laserschweißtechniken besteht darin, das Material abkühlen zu lassen. Sie können es auf natürliche Weise abkühlen lassen oder nach dem Schweißen kontrollierte Abkühlmethoden anwenden, um die Verbindung richtig zu verfestigen.

Welche Materialien können Sie mit dem Laser schweißen?

Die Flexibilität des Laserschweißens macht es zu einer guten Wahl für Industrien, die präzise Verbindungen zwischen verschiedenen Materialtypen benötigen, wie z. B. die Automobilindustrie. Das Laserschweißen kann bei vielen Materialien angewendet werden, darunter:

• Metalle: Viele Metallteile werden geschweißt, z. B. Edelstahl, Kohlenstoffstahl, Aluminiumlegierungen, Kupferlegierungen (wie Messing), Titanlegierungen (in der Luft- und Raumfahrt verwendet) und Nickellegierungen.
• Kunststoffe: Einige Thermoplaste wie Polycarbonat und Nylon können auch mit Lasertechnik geschweißt werden.
• Verbundwerkstoffe: Für anspruchsvollere Anwendungen können Sie kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (CFK) mit Metallkomponenten verbinden.

Vorteile des Laserschweißens

Hier sind die Vorteile des Laserschweißens:

• Hohe Schweißnahtqualität: Da der Laserstrahl so fokussiert ist, erhalten Sie eine hohe Schweißqualität mit sehr wenigen Fehlern.
• Reduzierte Wärmeeinflusszone (HAZ): Dies ist ein wesentlicher Vorteil des Laserschweißens! Der Wärmeeintrag ist geringer, so dass die Gefahrenzonen im Vergleich zum Lichtbogen- oder WIG-Schweißen kleiner sind.
• Geschwindigkeit: Das Laserschweißen hat eine höhere Verarbeitungsgeschwindigkeit. Dies verbessert die Produktivität ohne Qualitätseinbußen.
• Flexibles Material: Mit dieser Technologie lassen sich sowohl ähnliche als auch ungleiche Materialien problemlos verbinden.
• Automatisierungspotenzial: Das Laserschweißen kann in automatisierte Systeme integriert werden, um gleichbleibende Ergebnisse bei allen Produktionsläufen zu erzielen.

Yijin Hardware: Fachmännische CNC-Fertigung

Das Laserschweißen ist eine hervorragende Lösung für moderne Fertigungsprobleme. Es kann präzise Schweißnähte für verschiedene Materialien erzeugen, was besonders in Branchen wie der Automobil- und Luftfahrtindustrie wichtig ist.

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FAQs zu Was ist Laserschweißen?

Ist Laserschweißen so stark wie MIG-Schweißen?

Ja, das Laserschweißen kann bei bestimmten Anwendungen genauso stark sein wie das MIG-Schweißen (Metall-Inertgas-Schweißen), insbesondere bei dünneren Materialien oder wenn Präzision gefragt ist. Es ist sogar 3 bis 10 Mal schneller, und beim Laserschweißen sind nicht so viele Durchgänge oder ultrahohe Hitze erforderlich, was die geschweißten Materialien schwächer machen kann. Die Gesamtfestigkeit hängt jedoch von Faktoren wie der Materialstärke, der Schweißnahtvorbereitung und dem Verbindungsdesign ab.

Was sind die Nachteile des Laserschweißens?

Ein großer Nachteil des Laserschweißens ist, dass die Anschaffungskosten recht hoch sind. Die anfänglichen Kosten für ein Laserschweißgerät können abschreckend wirken, aber auf lange Sicht können Sie damit auch Zeit und Geld sparen!

Ist Laserschweißen so stark wie WIG?

Das Laserschweißen ist in bestimmten Fällen stärker als das WIG-Schweißen, vor allem bei feinen, präzisen Schweißnähten mit kleineren Gefahrenzonen. Laserschweißen hat in der Regel kürzere WEZ und kann genauer sein. Es ist wichtig zu beachten, dass die Schweißfestigkeit immer von den verwendeten Materialien und den Schweißbedingungen abhängt.

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