Laserschweißgerät. Vorteile, Eigenschaften, Funktionsprinzip, Auswahlkriterien.

Der Laser wurde zuerst in den 60er Jahren als Schweißwerkzeug verwendet, damals waren es Rubinlaser. Die aktive industrielle Anwendung dieser Technologie begann in den 80er Jahren: Die Leistung von CO2-Laser im technologischen Labor erreichte bereits damals 25 kW, auch Solid-State-Nd-YAG- und Scheibenlaser wurden zum Schweißen verwendet.

1996 wurde das EuroLASER-Projekt nach 4 Jahren Forschung und Tests abgeschlossen, das die Genehmigung für den kommerziellen Einsatz von Laserschweißen in der Schiffbauindustrie zur Folge hatte.

Der Einsatz von Laserschweißgeräten in dieser Branche reduziert die Gesamtkosten um das 2-fache, außerdem wirkt sich dies auch auf die Gesamtprozesszeit aus. In Großbritannien beispielsweise wurden Korvetten auf der Vosper Thornycroft-Werft durch die Einführung des Laserschweißens und Schneidens in den Herstellungsprozess um ein Jahr schneller gebaut. In Deutschland reduzieren ähnliche Technologien im Schiffbau das Gewicht von Schiffen um bis zu 30%.

Und wenn früher riesige Lasereinheiten benötigt wurden, um effektiv zu arbeiten, kann das Laserschweißgerät jetzt wiegen 45 kg und passt leicht in den Kofferraum des Autos.

Aber das sind nicht alle Merkmale von Lasern. In diesem Artikel erfahren Sie mehr über die Vorteile des Laserschweißens auf Basis eines Ytterbiumstrahlers, wie es funktioniert, mit welchen Materialien, wo und wie es verwendet wird und worauf Sie bei der Auswahl eines Laserschweißgeräts achten sollten.

Vorteile des Laserschweißens und Unterschiede zu herkömmlichen Methoden

Die Hauptvorteile von Laserschweißgeräten sind die Optimierung, Beschleunigung und Verbilligung des Prozesses und die Gewichtsreduzierung der endgültigen Konstruktion. Wenn zum Beispiel das Laserschweißen für den Airbus A380 verwendet wurde, verringerte sich das Gewicht des Flugzeugs im Vergleich zum Vorgängermodell A340 nur durch die Verwendung von Lasernieten anstelle herkömmlicher Nietverbindungen um 15%. Der Verbrauch von Kerosin pro Flug über den Atlantik ist um 750 kg gesunken, was in 25 Jahren eine Einsparung von 9 000 000 Euro bedeutet.

Aus Gründen der Klarheit und Spezifität werden wir die Laserschweißgeräte eines der weltweit führenden Hersteller von Wattsan als einen der besten Hersteller anführen, die es geschafft haben, die Qualität, die erweiterte Funktionalität und die Verfügbarkeit ihrer Schweißgeräte zu kombinieren.

Die Vorteile des Laserschweißens sind also:

• Schweißqualität. Die physikalisch-mechanischen Eigenschaften der Naht nach dem Laserschweißen sind nahezu identisch mit den Eigenschaften des Ausgangsmaterials. Es gibt keine Nachteile wie: die Porosität der Verbindung, die Dicke der Naht, die Anlauffarbe, die Zunder und die Beschichtungen.
• Kleiner Bereich des thermischen Einflusses. Die Eigenschaften der Laserstrahlung ermöglichen es, das Metall zu schweißen, ohne es zu überhitzen oder zu verbrennen, wodurch der Verzug und die Einschrumpfung des Materials minimiert werden. Dies gilt insbesondere für dünnwandige Metalle.
• Geschwindigkeit. In einigen Fällen ist es den herkömmlichen Schweißtypen um das Vierfache der Geschwindigkeit überlegen. Die durchschnittliche Laserschweißgeschwindigkeit liegt zwischen 1 und 10 m/min, wobei das Schweißen in einem Durchgang erfolgt.
• Keine zusätzliche Nachbehandlung erforderlich, insbesondere das Schneiden von Kanten und praktisch keine Notwendigkeit für Vor- und Nachbearbeitung.
• Vielseitige Anwendbarkeit. Das Laserschweißgerät eignet sich für die meisten Metalle und Kunststoffe. Hat die Möglichkeit, sich schnell auf neues Material einzustellen. Das Laserschweißen lässt sich leicht in den Produktionsprozess integrieren.
• Leicht zu erlernen. Das Laserschweißen erfordert keine fundierten Kenntnisse und Erfahrungen — selbst ein Anfänger kann sich schnell mit voreingestellten Werkstoff- und Laserstrahl-Bewegungseinstellungen vertraut machen, die die Bewegung der Elektrode herkömmlicher Schweißtypen automatisch simulieren.
•  Kein Zusatzdraht erforderlich. Konstruktionen mit einer Fuge von maximal 0,3 mm werden ohne Zusatzdraht geschweißt. Die Teile, die auf Wattsan-Metalllasermaschinen geschnitten wurden, werden besonders gut verschweißt. Lesen Sie mehr über Lasermetallschneider.
• Sicherheit. Das Laserschweißen ist im Vergleich zu herkömmlichen Schweißtypen wesentlich feuersicherer, es wird kein geschmolzenes Metall und keine gefährlichen Funken während des Betriebs freigesetzt. Dies macht auch die Arbeitsbedingungen angenehmer.
• 3 in 1 Schweißen, Reinigen und Schneiden. Einige Modelle von Laserschweißgeräten, wie zum Beispiel Wattsan Laser Weld A1500 kombinieren die Möglichkeiten von drei Funktionen gleichzeitig: Schweißen, Laserreinigung und Schneiden. Diese Vielseitigkeit vereinfacht und beschleunigt bestimmte Produktionsprozesse.

Wie funktioniert das Laserschweißen?

In der Quelle wird mit Hilfe von Pumpdioden ein Laserstrahl erzeugt, dann wird der Strahl über die Glasfaser in einem aktiven Medium mit einer Reflexion nahe 100% in die Laserschweißpistole geleitet, wo die Fokussierlinse installiert ist. Nach der Fokussierung erreicht der Strahl eine extrem hohe spektrale Leistungsdichte.

Die maximale Dicke des Laserschweißens hängt von der Leistung des Strahlers ab. Die Mindestdicke wird je nach Material in Zehntel- oder sogar Hundertstelmillimetern gemessen und erfolgt mit absichtlicher Unschärfe.

Die Schweißpistole verfügt über spezielle elektrisch angetriebene Spiegel, die den Laserstrahl lenken können, um die Schweißnahtführung zu simulieren. Wenn bei einem herkömmlichen Schweißen ein erfahrener Schweißer für diese Arbeit benötigt wird, reicht es beim Laserschweißen aus, die Pistole gleichmäßig in einer geraden Linie zu führen.

Das Laserschweißen hat mehrere Modi für die Strahlführung:

• Punkt,
• Linie,
• Kreis ohne Füllung,
• Kreis mit Punkt,
• Dreieck,
• Sanduhr.

Jeder Werkzeugwegtyp wird für bestimmte Aufgaben verwendet - sei es beim herkömmlichen Schweißen, Schweißen von Winkelverbindungen, beim Erstellen von Nieten oder bei anderen Aufgaben.

Das Laserschweißen findet normalerweise in einem Gasmedium statt, das nicht nur eine Schutzumgebung zum Schweißen schafft, sondern auch die Düse und die Schutzlinse kühlt. Zu diesen Zwecken werden Stickstoff, Helium, Argon verwendet. Der Gasverbrauch beim Laserschneiden ist wesentlich sparsamer als beim herkömmlichen Schweißen.

Was kann man mit einem Lasermetallschneider tun

Da Laserschweißen eine ziemlich teure Technologie ist, ist es am besten geeignet, sie in großen Bereichen wie der chemischen, Atom-, Öl- und Gasindustrie, der Luft- und Raumfahrt, der Militär- und Medizinindustrie sowie im Automobil- und Schiffbau zu verwenden.

Allmählich wird die Technologie zugänglicher, daher wird sie auch in anderen, kleineren Bereichen eingesetzt. Für den persönlichen Gebrauch ist das Laserschweißen jedoch immer noch eine teure Lösung.

Materialien, die mit einer Laserschweißmaschine geschweißt werden können:

• Kohlenstoffstahl,
• niedriglegierter Stahl,
• hochfeste Baulegierungen,
• Edelstahl,
• Legierungen aus Aluminium, Kupfer und Messing,
• Titan,
• Kunststoffe,
• unterschiedliche Materialien.

Arten von Schweißnähten:

• stumpfe,
• winkelige,
• T-förmige,
• überlappte,
• ringförmige.

Kriterien für die Auswahl eines Schweißgeräts

Wenn Sie sich für das Laserschweißen entscheiden, sollten Sie auf die Leistung des Strahlers, die Funktionalität und den Komfort der Schweißpistole, die Möglichkeiten der Software, die Kühlmethode und die Kompatibilität mit den Schweißdrahtvorrichtungen achten.

Laserschweißen-Strahler und seine Leistung

Die Leistung beeinflusst die mögliche Materialdicke zum Schweißen. Die spezifischen Schweißdicken der Grundmaterialien finden Sie in der folgenden Tabelle.

Die Laserschweißpistole und ihre Funktionen

Die Laserpistole ist leicht, so dass sie bequem ist, lange Zeit ohne Unterbrechung in jeder Position zu arbeiten, selbst an schwer zugänglichen Stellen, da es keine Elektroden gibt, die stören könnten.

Mit dem zweimotorigen Kopf der Wattsan Laserschweißpistolen können spezielle Schweißnahtbewegungswege simuliert werden, die für verschiedene Aufgaben ausgelegt sind.

Die Nahtbreite ist von 0,1 bis 5 mm einstellbar. Die Faserlänge beträgt standardmäßig 5 m, kann aber 10, 15 oder 20 Meter lang sein.

Einige besonders fortgeschrittene Modelle, wie der Laser Weld A1500 ermöglichen die Verwendung des Laserschweißgeräts auch als Laserschneider und für Laserreinigung.

Zusatzdrahtzuführung

Zum Schweißen ohne Zusatzdraht müssen die Teile gut andocken. Sie können ohne Zusatzdraht arbeiten, wenn die Fuge zwischen den Teilen nicht mehr als 0,3 mm beträgt.

Zum Schweißen von Wattsan passt jede Drahtzuführungsmaschine mit einem Durchmesser von 0,8, 1,0, 1,2 und 1,6 mm, die Schweißpistole ist dafür ebenfalls angepasst.

Software, Funktionen und Einstellungsbereich des Laserschweißens

Wattsan Laserschweißmaschinen haben:

• benutzerfreundliche und intuitive Benutzeroberfläche, alle Einstellungen und Vorgaben werden auf dem Bildschirm angezeigt;
• 70 voreingestellte Schweißparameter für verschiedene Metalle und Dicke;
• die Fähigkeit, Ihre Parametereinstellungen für die häufigsten Aufgaben zu speichern (Sie können den Leistungsanteil ändern, die Frequenz der Laserstrahlung selbst liegt zwischen 50 und 30.000 Hz., die Häufigkeit der Wiederholungen von Schweißwegmustern, der Lastzyklus ist der Füllfaktor und andere Parameter)
• Steuerung der Nahtkonfiguration/-form
• Steuerung der Gas- und Laserstrahlzufuhr erfolgt über eine Schweißpistole
• Einstellung der Nahtbreite im Bereich von 0,5-5 mm
• programmgesteuerte Einstellung des Gasdrucks.

Kühlung des Laserschweißens

Meistens ist die Kühlung von Laserschweißgeräten ein in das Gehäuse integrierter Chiller mit zwei Kreisen: einer zum Kühlen des Strahlers und der andere zum Kühlen der Schweißpistole. Der Vorteil der Wasserkühlung ist, dass man damit rund um die Uhr ununterbrochen schweißen kann.

Die Luftkühlung erfordert regelmäßige Betriebsunterbrechungen, um die Temperatur zu normalisieren, aber wie die Praxis zeigt, sind solche Unterbrechungen meistens natürlich und während des Schweißvorgangs unvermeidlich.

Der Hauptvorteil der Luftkühlung liegt in der Kompaktheit des Gehäuses. Wenn Sie ein Laserschweißen kaufen möchten, vergleichen Sie das Modell Wattsan Laser Weld 1000 mit Wasserkühlung und Laser Weld A1500 mit Luftkühlung. Das erste Modell wiegt 180 kg und hat Abmessungen von 1120 x 550 x 1120 mm, während das zweite Modell bei Luftkühlung nur 45 kg wiegt und fast doppelt kleiner ist: 650 x 300 x 621 mm.

Fazit

Das Laserschweißgerät übertrifft herkömmliche Schweißtypen in Bezug auf die Leistung um das 3-4-fache, wobei die Naht perfekt eben und glatt ist und ihre Eigenschaften mit dem Ausgangsmaterial identisch sind. Deshalb ist das Laserschweißen die Zukunft jeder Industrie, in der Schweißtechnologien benötigt werden.

Wenn Sie Laserschweißen kaufen möchten, ist es wichtig, nicht nur das richtige Gerät selbst zu wählen, sondern auch ein zuverlässiges Unternehmen zu kontaktieren.

Virmer liefert nicht nur Laserschweißgeräte in die EU, sondern auch:

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• die Manager des Unternehmens führen eine Online-Demonstration der Ausrüstung durch und demonstrieren die Arbeit des Laserschweißens an den Materialien, mit denen Sie arbeiten werden,
• Virmer-Ingenieure führen die Inbetriebnahme, den Einbau des Laserschweißgeräts in die Fertigungslinie durch, die Schulung, Wartung und Reparatur von Laserschweißgeräten durch.

Mit Virmer erhalten Sie eine Garantie und pünktliche Lieferung. Für weitere Informationen wenden Sie sich bitte an den Virmer-Manager, Telefon: +31852731786  info@virmer.com .