Welche Metalle werden üblicherweise beim Laserschweißen verwendet?

Der Erfolg eines Metalls mitLaserschweißenEs hängt von seinen grundlegenden physikalischen Eigenschaften ab. Beispielsweise kann ein hohes Reflexionsvermögen die Laserenergie ablenken, während eine hohe Wärmeleitfähigkeit die Wärme zu schnell aus der Schweißzone abführt. Diese Eigenschaften bestimmen zusammen mit dem Schmelzpunkt, wie effizient ein Material Energie absorbiert, um eine feste und präzise Schweißnaht zu erzeugen.

Hier ist eine Übersicht über die gängigen Metalle und wie ihre Eigenschaften zum Tragen kommen.

Laserschweißen von Kohlenstoffstahl

Kohlenstoffstahl ist eine Eisen-Kohlenstoff-Legierung mit einem Kohlenstoffgehalt von bis zu 2,1 %. Der Kohlenstoffgehalt ist der primäre Bestimmungsfaktor seiner Eigenschaften.

kohlenstoffarmer Stahl(mit einem Kohlenstoffgehalt von unter 0,25 %) ist duktil, zäh und gut bearbeitbar sowie schweißbar. Es wird häufig für Karosserieteile, Kabel und Rohre verwendet.

MittelkohlenstoffstahlStahl mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,25 % bis 0,60 % ist fester und härter als kohlenstoffarmer Stahl. Dadurch eignet er sich für Bauteile, die eine höhere Festigkeit und Verschleißfestigkeit erfordern, wie beispielsweise Zahnräder, Wellen und Eisenbahnräder.

Hochkohlenstoffstahl(mit einem Kohlenstoffgehalt von über 0,60 %) ist der stärkste und härteste der drei Werkstoffe, jedoch auch der am wenigsten duktile und sprödeste. Aufgrund seiner Härte eignet er sich ideal für Schneidwerkzeuge, Federn und hochfeste Drähte, erfordert aber beim Schweißen eine sorgfältige Handhabung, um Risse zu vermeiden.

Kohlenstoffstahl ist ein Arbeitstier in der Fertigung und eignet sich hervorragend zum Laserschweißen.

VorteileSie erhalten starke, tiefe Schweißnähte mit erstaunlicher Präzision und minimalem Verzug. Die Geschwindigkeit ist ein enormer Vorteil und steigert die Produktivität in der Fertigung.

ÜberlegungenDie schnelle Abkühlung beim Laserprozess kann die Schweißnaht spröde und rissanfällig machen. Manchmal ist ein Vorwärmen des Werkstücks notwendig, um die Abkühlung zu verlangsamen und Probleme zu vermeiden.

Laserschweißen von Edelstahl

Das ist eine perfekte Kombination. Laserschweißen ist das ideale Verfahren für Edelstahl, insbesondere für Branchen, die höchste Reinheit erfordern.

VorteileDie geringe, gezielte Wärmezufuhr ist ein großer Vorteil. Sie erhält die Korrosionsbeständigkeit von Edelstahl, indem sie die sogenannte Karbidausscheidung verhindert. Das Ergebnis sind makellos saubere und präzise Schweißnähte, weshalb dieses Verfahren in der Medizin- und Lebensmittelindustrie so beliebt ist.

ÜberlegungenDie meisten gängigen Edelstähle, wie die der 300er-Serie (z. B. 304, 316), lassen sich hervorragend schweißen. Einige andere Sorten, wie die der 400er-Serie, können jedoch in der Wärmeeinflusszone spröde werden.

Laserschweißen von Aluminium

Das Schweißen von Aluminium war schon immer knifflig, aber das Laserschweißen verändert alles.

VorteileAluminium ist ein hervorragender Wärmeleiter. Beim herkömmlichen Schweißen breitet sich die Wärme daher aus und führt zu Verformungen des gesamten Werkstücks. Die fokussierte Energie und der geringe Wärmeeintrag des Lasers lösen dieses Problem und reduzieren die Verformung drastisch.

ÜberlegungenAluminium ist stark reflektierend. Die glänzende Oberfläche kann den Laserstrahl direkt abprallen lassen. Der Erfolg hängt von einigen Schlüsselfaktoren ab: makellose Oberflächenreinigung, das richtige Schutzgas und die Verwendung des geeigneten Lasertyps (Faserlaser werden oft bevorzugt), um die Absorption der Energie zu gewährleisten.

Laserschweißen von Titan

Wenn Sie Titan schweißen müssen, ist ein Laser eines der besten Werkzeuge für diese Aufgabe.

VorteileTitan ist ein reaktives Metall, das heißt, es wird im geschmolzenen Zustand leicht durch Sauerstoff aus der Luft verunreinigt, was zu einer schwachen, spröden Schweißnaht führt. Die Geschwindigkeit und Präzision des Lasers minimieren die Zeit, in der das Metall geschmolzen und dem Sauerstoff ausgesetzt ist, und reduzieren so das Risiko von Verunreinigung und Versprödung.

ÜberlegungenWie beim WIG-Schweißen von Titan ist auch hier äußerste Sorgfalt geboten. Absolute Sauberkeit und eine perfekte Schutzgasabdeckung (z. B. mit Argon) sind unerlässlich.

Laserschweißen von Kupfer und anderen reflektierenden Metallen

Hier stößt das Laserschweißen an seine Grenzen.

VorteileEine Laserschweißanlage kann hochreflektierende Materialien wie Kupfer verbinden, die mit nahezu allen anderen Verfahren extrem schwer zu schweißen sind. Dies ist entscheidend für Anwendungen wie Batterien für Elektrofahrzeuge, bei denen Kupfer und Aluminium verbunden werden müssen.

ÜberlegungenDas ist etwas für Experten. Die hohe Reflektivität und Wärmeleitfähigkeit können die Optik des Lasers beschädigen, wenn sie nicht korrekt gehandhabt wird. Oft sind dafür Spezialgeräte und fortgeschrittene Techniken erforderlich.

Was sind die LNachahmung des Laserschweißens?

Es klingt zwar wie ein Wundermittel, ist aber nicht für jede Aufgabe perfekt. Es ist wichtig, die Vor- und Nachteile zu verstehen.

1.Hohe AnfangskostenEine professionelle Laserschweißanlage ist eine beträchtliche Investition und wesentlich teurer als herkömmliche MIG- oder WIG-Schweißanlagen.

2.Strenge gemeinsame AnforderungenWie bereits erwähnt, benötigen Laser eine nahezu perfekte Passform. Wenn Ihre Teile Lücken aufweisen oder nicht präzise geschnitten sind, kann der Laser diese nicht effektiv überbrücken.

3.ReflexionsproblemeGlänzende Materialien wie Aluminium und Kupfer sind ohne spezielle Laser und Techniken schwer zu schweißen.

4.SicherheitsbedenkenDer hochenergetische Laserstrahl ist extrem gefährlich und kann selbst durch Reflexionen schwere Augenverletzungen und Hautverbrennungen verursachen. Geeignete Schutzeinrichtungen und persönliche Schutzausrüstung (PSA) sind unbedingt erforderlich.

Bewährte Verfahren für makellose Laserschweißungen

Um das Beste aus Ihrem Laserschweißprozess herauszuholen, müssen Sie die Grundlagen beherrschen.

Vorbereitung ist alles

GelenkpassungWir können es nicht oft genug betonen: Ihre Teile müssen passgenau zusammenpassen. Für optimale Ergebnisse sollte der Spalt weniger als 10 % der Materialstärke betragen.

OberflächenreinigungEntfernen Sie alles, was nicht aus Metall besteht. Das bedeutet, Öle, Fette, Oxide und alle anderen Verunreinigungen zu beseitigen. Eine saubere Oberfläche ist unerlässlich, um Poren und andere Schweißfehler zu vermeiden.

Kontrollieren Sie Ihren Prozess

SchutzgasWie beim WIG- und MIG-Schweißen wird auch beim Laserschweißen ein Inertgas (üblicherweise Argon oder Helium) verwendet, um das geschmolzene Schweißbad vor Sauerstoff und Stickstoff in der Luft zu schützen und so eine starke und saubere Schweißnaht zu gewährleisten.

ParameteroptimierungSie müssen die Einstellungen präzise vornehmen. Laserleistung, Schweißgeschwindigkeit und Fokusabstand müssen exakt auf das jeweilige Material und die Materialstärke abgestimmt sein.

Sicherheit geht immer vor.

Laserschweißen ist kein Prozess, den man auf die leichte Schulter nehmen sollte. Der gebündelte Lichtstrahl ist extrem leistungsstark. Jeder, der sich in der Nähe des Lasers aufhält, muss eine spezielle Laserschutzbrille tragen, die für die jeweilige Wellenlänge des Lasers geeignet ist.

Ist eine Laserschweißmaschine die richtige Wahl für Sie?

Sollten Sie also in Laserschweißen investieren?

Fassen wir zusammen: Laserschweißen ist ein fortschrittliches Fertigungsverfahren, das unübertroffene Geschwindigkeit, Präzision und Qualität bietet. Der Nachteil sind die hohen Anschaffungskosten und die strengen Anforderungen an saubere und passgenaue Teile.

Unser letzter GedankeWenn Ihre Arbeit hohe Stückzahlen, Automatisierung und höchste Präzision erfordert – insbesondere bei empfindlichen oder anspruchsvollen Materialien –, dann ist Laserschweißen nicht einfach nur eine weitere Option. Es ist die überlegene Lösung, die Ihre Produktion revolutionieren kann.