Schweißprozesse
Wie funktioniert Laserschweißen?
Alle herkömmlich schweißbaren Materialien sind generell auch mit dem Laser schweißbar. In puncto Qualität, Geschwindigkeit und Wirtschaftlichkeit ist das Laserschweißen den konventionellen Verfahren sogar um einiges überlegen. Abhängig von der Intensität der Laserstrahlung unterscheidet man beim Laserschweißen zwischen Wärmeleitungsschweißen und Tiefschweißen.
Wärmeleitungsschweißen
Beim Wärmeleitungsschweißen wird lediglich die Werkstückoberfläche aufgeschmolzen. Die Energie gelangt nur durch Wärmeleitung in das Werkstück. Die Einschweißtiefen für dieses Verfahren liegen meistens bei weniger als 2 mm. Der Laserstrahl schmilzt die zu verbindenden Materialien entlang der Fügestelle auf. Die Schmelzen fließen ineinander und die erstarrte Schmelze verbindet dann die Materialien dauerhaft. Meist wird das Wärmeleitungsschweißen angewendet, um Teile mit dünnen Wänden zu verbinden. Die glatte, abgerundete Schweißnaht muss nicht mehr nachbearbeitet werden.
1: Laserstrahl 2: Werkstück 3: Schweißnaht
Tiefschweißen
Beim Tiefschweißen wird auch unterhalb der Werkstückoberfläche Energie eingebracht. Es wird angewendet, wenn hohe Einschweißtiefen gebraucht oder verschiedene Werkstofflagen auf einmal geschweißt werden.
1: Laserstrahl 2: Werkstück 3: Schweißnaht
Dieses Verfahren zeichnet sich durch einen hohen Wirkungsgrad und hohe Schweißgeschwindigkeiten aus, dank derer die Wärmeeinflusszone klein und der Verzug gering ist. Die Intensität der Laserstrahlung liegt bei circa 1 Megawatt pro Quadratzentimeter. Bei diesem Verfahren schmilzt der Laserstrahl das Material auf und erzeugt dabei auch eine tiefe Dampfkapillare (auch als Keyhole: Schlüsselloch bezeichnet) mit dem ungefähr 1,5-fachen Durchmesser des Laserstrahls. Diese Dampfkapillare ist von Schmelze umgeben.
Durch die Bewegung des Laserstrahls über die Fügestelle bewegt sich die Dampfkapillare durch das Werkstück mit. Es bildet sich eine schmale, tiefe Schweißnaht, da die Schmelze die Dampfkapillare umfließt und an der Rückseite erstarrt. Der Laserstrahl wird durch Totalreflexion in die Dampfkapillare tief in das Material geführt, so können Einschweißtiefen von bis zu 25 mm bei Stahl realisiert werden. Die Nahttiefe kann bis zu zehnmal größer als die Nahtbreite sein.
