Schon mit 1 kW Strahlleistung lassen sich Schweißnähte herstellen, für die bisher mehrere kW erforderlich erschienen. Schweißprozess

Mikroinvasives Laserschweißen

Das neu entwickelte Schweißverfahren nutzt die von FEHA realisierte Kombination eines CO2-Lasers hoher Strahlgüte (K > 0,8) mit einem Scanner, welcher aufgrund der verwendeten Optiken und des kompakten Aufbaus eine thermisch stabile Übertragung von Strahlleistungen bis 2 kW erlaubt.

 Scanner

Das Verfahren ist durch folgende Merkmale gekennzeichnet:

  • Starke Strahlfokussierung bewirkt kleines Einstichloch (mikroinvasiv)
  • Wegen dadurch hoher Intensität ist die Dampfkapillare ein Vielfaches tiefer als breit (ausgeprägter Tiefschweißeffekt)
  • Erforderliche Nahtbreite wird durch schnelle Fokusbewegung erzielt (nur kleine Strahlleistungen müssen gehandhabt werden)
  • Das „verteilte“ Plasma bleibt „unterkritisch“ (geringe Abstrahlungsverluste, einfacher Arbeitsschutz, geringe Wärmebelastung des Schweißraums, Schweißen ohne Schutzgas möglich)
  • Aufgrund nadelförmiger Dampfkapillare ist der Funkenflug als Aufwärts-Jet ausgebildet und kann durch Luftquerströmung abgeführt werden (Vermeidung von Spritzerbildung auf den Schweißteilen, verminderte Anlagenverschmutzung)

Für die Bearbeitung von Kleinteilen (<250*250 mm²) benötigt das Schweißverfahren keine motorisch zu verfahrenden Komponenten. Der Strahlweg zwischen Laserquelle und Fokussieroptik ist somit fest justiert und kann fest gekapselt werden. Dies hat den Vorteil eines geringen Justier- und Wartungsaufwands.

Mit dem mikroinvasiven Laserstrahlschweißen wird eine sehr feine Nahtschuppung erreicht und eine auch bei Einschweißungen bis zum Nahtgrund nahezu gleich breite Schweißnaht.

 
Beispiel Schweißnaht Beispiel Schliff
 

Die schnelle Strahlbewegung sorgt dabei für eine bessere Ausnutzung der eingebrachten Strahlleistung in Form eines größeren Schweißgutquerschnittes. Die nachfolgenden Schweißnähte an einem 1 mm dicken Baustahl wurden mit gleicher Strahlfokussierung und gleicher Streckenenergie von 80 J/mm ausgeführt.

 
Schliffbild Schliffbild
linear bewegter Strahl oszillierender Strahl
 

Die Strahlbewegung durch den Scanner macht neben der lokalen schnellen Bewegung des Strahls gleichzeitig eine Aufteilung einer Schweißung in Schweißsegmente möglich, wobei die Schweißfolge beliebig gewählt werden kann.

 
Thermografieaufnahmen beim mirkroinvasiven Schweißen
 
Thermografieaufnahme des Blechs Thermografieaufnahme des Blechs Thermografieaufnahme des Blechs
durchgehende Schweißung 4 Segmente 8 Segmente

Durch geeignete Wahl der Segmentierung und der Schweißfolge lässt sich der Bauteilverzug um bis zu 80% minimieren.

Mit diesem Verfahren verbundene FuE-Arbeiten wurden vom Bundesministerium für Bildung und Forschung unter dem Förderkennzeichen 02PD1053 finanziell unterstützt.

Eine Zusammenstellung von Vortragsfolien mit dem Titel "Laserstrahlschweißen mit dem FEHA-Laser" finden Sie als "Download".