Begleiten Sie uns auf dem THEO-Blog zu einer aufschlussreichen Erkundung des Laserschweißens mit dem Experten Joe Dallarosa. Entdecken Sie die Vorteile und meistern Sie die Herausforderungen dieser transformativen Technologie. Diese ausgewogene Untersuchung beleuchtet die Auswirkungen des Laserschweißens auf die Industriestandards und bietet einen klaren Überblick über seine Effizienz und Grenzen.
Das Laserschweißen ist seit mehr als fünfzig Jahren in der Industrie vertreten und wurde in den letzten 5 Jahren oder mehr als Handschweißgerät eingeführt. Zu den ersten Anwendern handgehaltener Laserschweißgeräte gehörte die NASA für die Reparatur des Shuttles nach seiner Rückkehr von einer Mission. Es ist klar, dass sich diese Technologie mit ihren Vor- und Nachteilen durchsetzen wird.
Vorteile des Laserschweißens und des handgeführten Laserschweißens
Laser können Licht auf einen mikroskopisch kleinen Punkt fokussieren (typischerweise 50 bis 900 Mikrometer, 0,002 bis 0,035 Zoll). Laserschweißnähte sind sehr fein, genau und präzise. Diese Präzision hängt von dem verwendeten Gerät ab und ist besonders nützlich in Branchen wie Elektronik, Luft- und Raumfahrt und Medizintechnik, wo enge Toleranzen unerlässlich sind. In Branchen wie der Automobilindustrie, wo an einem Tag kilometerlange Schweißarbeiten anfallen, wird das Laserschweißen aufgrund seiner Schnelligkeit im Vergleich zu vielen herkömmlichen Schweißtechniken eingesetzt. In einigen Fällen ist der Geschwindigkeitsvergleich 4- bis 10-mal schneller bei höherer Qualität der Schweißnähte. Der kleine, fokussierte Laserstrahl kann eine Schweißnaht mit einer Geschwindigkeit von 40 bis 400 Zoll pro Minute (1 bis 10 m/min) erzeugen und eignet sich daher für die Großserienproduktion mit täglich kilometerlangen Schweißnähten.
Hochwertige Schweißnähte für alle Branchen
Das Laserschweißen mit der Wobble-Funktion erzeugt hochwertige, saubere Schweißnähte (mit Schutzgas) mit weniger Spritzern, Porosität oder Defekten. Dies ist wichtig in Branchen, in denen das Aussehen der Schweißnaht von entscheidender Bedeutung ist, z. B. in der Automobil-, Halbleiter-, Lebensmittel- und Kunstindustrie. Unternehmen, die rostfreie Teile für die Lebensmittelindustrie und die BBQ-Welt liefern, verwenden Laser, weil weniger Nachbearbeitung erforderlich ist. Die resultierenden Schweißnähte sind von hoher Qualität und ästhetisch ansprechend.
Vielseitigkeit und minimale Wärmebelastung
Laserschweißen kann für eine Vielzahl verschiedener Metalle verwendet werden, sowohl für ähnliche als auch für unähnliche (mit Einschränkungen), verschiedene Dicken von 0,1 bis 25 mm (0,005 bis 1 Zoll). Handschweißgeräte bis zu 6,5 mm (0,25 Zoll), die gleich oder unterschiedlich dick sein können. Dazu gehören eine Vielzahl von eisenhaltigen, exotischen hochfesten und nicht eisenhaltigen Legierungen. Im Vergleich zu anderen Schweißverfahren ist das Laserschweißen sehr vielseitig. Der kleine, fokussierte Strahl, der weniger als 200 Mikrometer (kleiner als die Dicke eines Haares) betragen kann, ermöglicht zusammen mit der Wobble-Funktion die Herstellung von schmalen Schweißnähten. Anwendungen, bei denen nur wenig Platz zur Verfügung steht oder bei denen die Unversehrtheit des Materials von entscheidender Bedeutung ist.
Reduzierung des Materialverzugs beim Laserschweißen
MINIMALE WÄRMEEINFLUSSZONE (HAZ): Beim Laserschweißen entsteht im Vergleich zu herkömmlichen Schweißverfahren nur minimale Wärme und eine kleine WEZ. Dies ist auf den kleinen Schweißpunkt und die hohe Leistungsdichte zurückzuführen, die in das Metall eingekoppelt wird. Dadurch wird das Risiko von Verzug, Verwerfungen und metallurgischen Veränderungen des Grundmaterials verringert. Daher wird das Laserschweißen häufig zum Schweißen hitzeempfindlicher Werkstoffe wie dünner Bleche oder hitzeempfindlicher Legierungen eingesetzt.
Der Vorteil der Berührungslosigkeit und Umweltfreundlichkeit
Das Laserschweißen ist ein berührungsloses Verfahren, d. h. der Laserstrahl berührt das Werkstück nicht physisch. Dies ist vorteilhaft für das Schweißen empfindlicher oder zerbrechlicher Materialien ohne das Risiko einer Verunreinigung oder Beschädigung. An der Nahtstelle gibt es keinen Materialkontakt, so dass die Verunreinigung der Schweißnaht minimiert wird. Beim Laserschweißen sind keine Elektroden und kein Schärfen erforderlich. Aufgrund der geringen Breite des Schweißstrahls kann weniger Füllstoff verwendet werden, und wegen der höheren Geschwindigkeit wird auch weniger Gas benötigt. Es gibt eine schützende Glasplatte, die in regelmäßigen Abständen aufgrund von Spritzern ausgetauscht werden muss. Langfristig kann dies eine nachhaltige Kosten- und Zeitersparnis darstellen. Beim Laserschweißen entstehen weniger Dämpfe, Gase und Emissionen als bei einigen konventionellen Schweißverfahren, wodurch es umweltfreundlicher ist.
Ausbildung und Automatisierung: Rationalisierung von Schweißprozessen
Um ein geübter Schweißer zu werden, der einen Handlaser verwendet, braucht man weniger Zeit und Schule, um qualitativ hochwertige Schweißnähte herzustellen. In bestimmten Branchen hat man gesehen, dass Personen ohne Schweißerfahrung innerhalb einer Woche hochwertige Schweißnähte herstellen können. Das soll nicht heißen, dass man nicht eine Schule für Laserschweißer besuchen sollte, um eine Zertifizierung für bestimmte Branchen und Staaten zu erhalten.
Das Laserschweißen eignet sich gut für die Automatisierung mit Robotern oder anderen Arten von Bewegungssteuerungsgeräten. Aufgrund seiner präzisen Steuerung und Wiederholbarkeit ist es ideal für die Integration in automatisierte Fertigungsprozesse, wodurch die Arbeitskosten gesenkt und die Produktivität erhöht werden. Außerdem ist es für die Steuerung sehr einfach, die Leistung so zu regeln, dass sie bei Geschwindigkeitsänderungen hoch- und runtergefahren werden kann.
Nachteile des Laserschweißens
Die Kosten und die Sicherheit des Laserschweißens
Einige der Nachteile der Verwendung von Lasern beim Schweißen: Heutzutage können Sie ein Mig-, Stick- oder TIG-Schweißgerät für ein paar hundert Dollar für den Hobbyisten kaufen oder 5 bis 10.000 für ein professionelleres Schweißgerät mit mehr Schnickschnack ausgeben. Der Ausgangspunkt für ein "billiges" Laser-Handschweißgerät kann so niedrig wie 6,5k auf einer Website wie amazon sein, die eine Auswahl an billigen Maschinen bietet. Wenn Sie sich für ein professionelles Gerät wie die THEO MA1-Serie entscheiden, müssen Sie mit einem Preis von 15 bis 20.000 $ rechnen, es gibt also einen großen Preisunterschied.
Der zweite Punkt beim Laserschweißen ist, dass Sie sich über die Lasersicherheit informieren und die Richtlinien für die Lasersicherheit für den Schweißer und die Personen in der Umgebung einhalten sollten. Der Hauptunterschied zwischen konventionellem Schweißen und dem Schweißen mit einem Laser besteht darin, dass Sie Ihre Augen vor dem Laserlicht, das vom Schweißgerät ausgestrahlt wird, und vor möglichen Reflexionen schützen müssen.
Größe der Geräte und Leistungsanforderungen
Für ein preiswertes Gerät können diese in einer kompakten Größe angeboten werden (etwas größer als zwei Schuhkartons), während ein vollwertiges Laserschweißgerät die Größe eines Koffers haben kann, den man im Flugzeug mitnehmen würde. Ja, das billige Schweißgerät kann mit 120VAC betrieben werden, während ein Laserschweißgerät in der Regel 220VAC benötigt.
Schlussfolgerung: Abwägung der Vor- und Nachteile für das Schweißen der Zukunft
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das Laserschweißen zum jetzigen Zeitpunkt aufgrund des Kostenunterschieds vielleicht nicht für den Hobbybastler geeignet ist, aber definitiv ein Werkzeug für diejenigen in der Produktion ist, die eine minimale WEZ für weniger Verzug und ästhetisch ansprechende Schweißnähte benötigen, die präzise und ohne Metallkontakt im Schweißbad sind.
