Laserschweißen Aluminium mit
Hochleistungs-Diodenlasern

Diodenlaser bieten beim Laserschweißen von Aluminium im Vergleich zu herkömmlichen Schweißverfahren gleich mehrere Vorteile. Dazu gehören unter anderem ein ruhiges Schmelzbad, das ein sauberes, nahezu Spritzer-freies Schweißen garantiert, sowie präzise auf die jeweilige Anwendung einstellbare Spot-Parameter beim Einsatz eines Multi-Spot-Moduls.

Aluminium Laserschweißen – Das Verfahren

Wie bei allen Schweißverfahren werden auch beim Aluminium Schweißen die Fügezonen der beiden zu verbindenden Bauteile durch einen gezielten Hitzeeintrag, in diesem Fall durch einen Diodenlaser, lokal aufgeschmolzen. Die Schmelzen beider Bauteile fließen ineinander, kühlen ab und bilden nach dem Erstarren eine feste Verbindung. Da die einzelnen Legierungsbestandteile des Aluminiums bei unterschiedlichen Temperaturen erstarren, besteht durch die beim Abkühlen auftretenden Schrumpfspannungen im Gefüge die Gefahr von Heißrissen. Diese würden die Festigkeit der Schweißverbindung deutlich verringern. Um Heißrisse zu vermeiden, wird zur Optimierung der Aluminium Schweißbarkeit daher ein Zusatzdraht aus Aluminium-Silizium (AlSi) zugeführt. Die so hergestellte Schweißnaht verfügt nicht nur über eine ausgezeichnete Festigkeit, sondern ist zudem auch optisch ansprechend und erfordert keine Nachbearbeitung.

Prozessvorteile des Diodenlasers beim Aluminiumschweißen

Ein großer Vorteil des Prozesses liegt in dem ruhigen Schmelzbad beim Laserschweißen von Aluminium. Die Schweißnähte fallen daher sehr gleichmäßig geformt, sauber und glatt aus. Verunreinigungen durch unerwünschte Metallspritzer auf der Oberfläche des Werkstücks und auf der Laseroptik lassen sich vermeiden.

Ein weiterer Vorteil ist die deutlich höhere Energieeffizienz des Diodenlasers im Vergleich zu anderen Industrielasern, was ihn für das Laserschweißen Aluminium sowohl prozesstechnisch als auch wirtschaftlich attraktiv macht. Die Entwicklung der letzten Jahre zeigt, dass in fast allen Branchen Energieeffizienz und Nachhaltigkeit einen großen Faktor in der Produktion einnehmen. Die Entwicklung zukunftsorientierter Technologie, die bei gleichbleibend hoher Leistung optimale Ergebnisse erzeugt, ist deshalb für Laserline richtungsweisend. 

Und nicht zuletzt lässt sich mit dem Laserline Multi-Spot-Modul passend zu jeder spezifischen Prozessanforderung fast jede beliebige Spotgeometrie realisieren, sei es die Aufteilung des Strahls in mehrere Einzelspots, die Anpassung der Spotabstände oder die Verteilung der Intensität innerhalb eines Spots. Mit der Spot-in-Spot Konfiguration können zum Beispiel symmetrische und asymmetrische Nähte in einer erheblich besseren Schweißqualität als bei konventionellen kreisförmigen oder rechteckigen Spots erzielt werden, und das bei hohen Geschwindigkeiten. Die Triple-Spot Technik kommt unter anderem beim Schweißen von Aluminium mit Zusatzdraht zum Einsatz. Zwei dem Hauptspot vorgelagerte Nebenspots tragen hierbei die Beschichtung am Rand des Drahtaufschmelzbereichs ab. Beim direkt anschließenden Aufschmelzen trägt das zu einem erheblich ruhigeren, kontrollierten Schweißprozess bei.

Anwendungsbeispiele:

Aluminiumschweißen in der Automobilindustrie

Beim Laserstrahlschweißen von komplexen Karosserieteilen im Sichtbereich wie beispielsweise Autotüren werden höchste Anforderungen an das optische Erscheinungsbild der Schweißnähte gestellt. Daher sind besonders glatte Nähte gefragt, die ohne Nacharbeiten direkt lackiert werden können. Der hierfür eingesetzte Diodenlaser in Spot-In-Spot Konfiguration arbeitet zum einen mit einem Hauptspot bei hohem Leistungseintrag und zum anderen mit einem umgebenden Spot, der die Schweißnaht im selben Arbeitsgang glättet. Das Resultat ist eine homogene Schweißnaht frei von Poren und Spritzern, eine weitere Bearbeitung des Werkstoffs ist nicht erforderlich. Je nach Anwendungsfall kann dieses Verfahren auch ohne zusätzlichen Schweißdraht angewandt werden, was zur Kosteneinsparung in der Herstellung beiträgt.

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