Das Laserstrahlschweißen

Das Laserstrahlschweißen erlaubt das genaue fokussieren der eingesetzten Energie. Damit ist es möglich, eine sehr hohe Schweißgeschwindigkeit zu erreichen. Auch ist die Form der Schweißnaht sehr schmal und schlank. Für das Werkstück ergeben sich dabei ein nur sehr geringer thermischer Verzug. Das Laser Schweißen kommt dabei gewöhnlich auch ohne einen besonderen Zusatzstoff aus.

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Laserschweißen – Verfahren erklärt

Wie der Name „Laserstrahlschweißen“ bzw. „Laserschweißen“ es bereits verrät, kommt bei diesem Verfahren Licht zum Einsatz. Dieses konzentriert sich wird auf die Oberfläche der Stoßkante. Die Optik des Lasers befindet sich dicht an der Oberfläche und seine Ausrichtung legt unter anderem die Schweißtiefe fest.

Der mit dem Laser gebildeter Brennfleck hat einen Durchmesser von nur ein paar zehntel Millimetern. Mit einer Leistung von mehreren Kilowatt für den Laser ergeben sich so sehr hohe Energiekonzentrationen. Die Oberfläche des Werkstückes nimmt diese Energie rasch auf, wodurch sich ein sehr schneller Anstieg der Temperatur erreichen lässt. Damit wird die Schmelztemperatur in kürzester Zeit überschritten. Umgekehrt kühlt die Naht durch ihre sehr schmale Ausführung auch deutlich schneller ab. Das führt dazu, dass sie sehr hart wird.

Der sehr konzentrierte Energiefluss hat zwei Folgen. Zum ersten muss verwendet man weniger Energie und zum zweiten ist der thermische Verzug in den Werkstücken gering. Damit ist dieses Schweißverfahren vor allem beim Einsatz zur Befestigung von Komponenten an Fertigbauteilen von Vorteil.

Die Laserschweißanlage verfügt über einen Leger, eine CNC-gesteuerte Einheit für das Bewegen des Lasers, ein optisches System, dass den Laserstrahl führt, eine Optik für das Fokussieren und Bearbeiten, sowie eine Vorrichtung, die die Werkstücke aufnimmt. Dabei führt man entweder der Laserstrahl über das zu verschweißende Werkstück oder bewegt das Werkstück unter dem Laserstrahl. Es gibt aber auch Systeme, bei denen man sowohl der Laser, als auch das Werkstück gegeneinander bewegt.

Bereiche des Laserstrahlschweißens

Das Laserschweißen lässt sich in mehrere Bereiche unterteilen. Das sind das Lasertiefschweißen, das Wärmeleitungsschweißen und das Laser-Remote-Schweißen. Diese unterscheiden sich vor allem danach, welche Strahlenintensität man für den Laser nutzt.

Das Lasertiefschweißen

Verwendet man eine sehr hohe Strahlenintensität mit einem hohen Fokus, dann bildet sich innerhalb des Schmelzbades ein Hohlraum, eine Kapillare, die mit Metalldampf gefüllt ist. Mit der Bewegung des Lasers wird daraus ein Schlauch, der sich in der Tiefe des Werkstückes befindet. Dieser erlaubt es, auch in diesen tieferen Regionen den Werkstoff schnell aufzuschmelzen. Der Hohlraum erhöht die Aufnahme der Energie aus dem Laserstrahl, was das Volumen des Schmelzbades vergrößert.

Das Wärmeleitungsschweißen

Bei anderen Strahlenintensitäten wird dagegen kein Hohlraum erzeugt. Dabei ist auch zu beachten, dass je nach Wellenlänge das Metall für den Laser eine Reflektivität von bis zu 95% aufweist. Das verringert die Eindringtiefe der Energie, so dass sich damit auch Bleche mit einer geringeren Dicke aufschweißen lassen.

Das Laser-Remote-Schweißen

In moderneren Laserschweißsystemen kommen Scanner zum Einsatz. Diese bestehen aus rotierenden Facettenspiegeln oder aus Ablenkspiegeln, die sich ausrichten lassen. Mit den Spiegeln lassen sich dann die Laserstrahlen über die Oberfläche des Werkstückes bewegen. Dank der geringen Masse eines solchen Spiegels kann man so der Laserstrahl mit einer sehr hohen Geschwindigkeit richtig ausrichten.