Laserschweißanlage – Verschiedene Techniken und Verfahren
Mit einer Laserschweißanlage wird ein besonderes Schweißverfahren durchgeführt. Bei den Laserstrahlschweißen erfolgt die Energiezufuhr über einen Laser. Das Verfahren wird zum verschweißen von Bauteilen eigesetzt, die mit einer hohen Geschwindigkeit und einem niedrigen thermischen Verzug geschweißt werden müssen. Dabei entsteht eine schmale und schlanke Schweißnaht. Das Verfahren wird üblicherweise ohne Zusatzwerkstoff durchgeführt.
Die Laserstrahlung wird durch eine Optik in der Laserschweißanlage fokussiert. Dabei befinden sich die Stoßkanten der zu verschweißenden Bauteile im Brennpunkt der Optik. Durch die Lage des Fokus zu den Werkstücken wird die Einschweißtiefe festgelegt. Der Brennfleck hat einen Durchmesser Zehntel-Millimeter-Bereich. Dadurch entsteht eine sehr hohe Energiekonzentration. Durch die Absorption der Energie erfolgt auf dem Werkstück ein extremer Temperaturanstieg. Die Temperaturen steigen über die Schmelztemperatur von Metallen hinaus. Dadurch bildet sich eine Schmelze. Die Schweißnaht wird je nach Werkstoff durch die schnelle Abkühlgeschwindigkeit des Werkstückes sehr hart und verliert an Zähigkeit.
Dank einer neuen Methode des Laserschweißens wird das Widerstandspunktschweißen zum Teil ersetzt. Dabei werden nur einzelne klammerförmige Schweißlinien, und keine durchgängigen Bahnen geschweißt. Die klammerförmigen Schweißlinien können den Belastungen der Werkstücke angepasst werden. Sie sind stabiler als gewöhnliche widerstandsgeschweißte Punkte.
Eine Kombination aus dem Laserstrahlschweißen und einem MSG-Schweißprozess ist der Laserstrahl-MSG-Hybrid-Prozess. Die Vorteile beider Verfahren kommen dabei zur Anwendung. Dadurch entsteht ein tiefer Einbrand mit guter Flankenbildung in dem Werkstück. Es bildet sich eine extrem schmale Wärmeeinflusszone mit einem niedrigeren Verzug. Das ausströmende Metallplasma stabilisiert zusätzlich den MSG-Lichtbogen. Das Verfahren erlaubt hohe Schweißgeschwindigkeiten, wodurch die Streckenenergie verringert wird. Das Verfahren ist sehr wirtschaftlich, da für die Schweißnahtvorbereitung weniger Arbeitsaufwand anfällt. Dadurch werden ganze Arbeitsabläufe eingespart. Die Anzahl der Schweißraupen wird dadurch ebenfalls reduziert. Durch die Verbindung der beiden Verfahren entfällt eine Vielzahl von Schweißparametern. Der Vorgang kann ideal an das jeweilige Schweißverfahren angepasst werden.
Eine Verfahrensmodifizierung des Laserschweißens ist Vakuumtechnik. Die Vakuumtechnik wird normalerweise bei den Elektronenstrahlschweißen angewandt. Diese Technik wird mit der anerkannten Fügtechnik des Laserstrahlschweißens kombiniert. Das Verfahren wird üblicherweise in einem Druckbereich von 1 – 100 hPa angewandt. Das Ergebnis ist eine hohe Schweißnahtqualität, frei von Poren und Schweißspritzern.
Beim Schweißen von Kunststoffen wird meist das Laserdurchstrahl-Schweißen im Überlappverfahren angewendet. Dabei werden zwei unterschiedliche Schweißpartner miteinander verbunden. Der obere Schweißpartner ist für die genutzte Laserwellenlänge transparent, so dass der Laser ungehindert durchstrahlen kann. Aufgrund der Transparenz wird das obere Werkstück kaum erhitzt. Der untere Schweißpartner absorbiert die Strahlung. Das untere Werkstück nimmt die Energie auf, erhitzt sich und beginnt zu schmelzen. Durch Wärmeleitung wird die entstandene Wärme auch auf das obere Werkstück übertragen. Beide Partner müssen passgenau zueinander sein, und werden dann zusammengepresst.
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