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Tiefschweißen

Ein Pluspunkt der Laserline Hochleistungsdiodenlaser beim Tiefschweißen ist das ruhige Schmelzbad, das Metallspritzer auf Werkstück und Laseroptik minimiert und zu sauberen und glatten Schweißnähten führt.

Neben dem Aluminiumschweißen oder dem Fügen von Tailored Blanks, werden auch Anwendungen zum Dickblechschweißen mit Laserleistungen von 50 kW realisiert.

Lasertiefschweißen – Das Verfahren

Beim Tiefschweißen wird das Material mit sehr hohen Strahlintensitäten bearbeitet. Anders als beim Wärmeleitschweißen entsteht dadurch zusätzlich zur Metallschmelze auch Metalldampf, der die Schmelze teilweise verdrängt und zur Ausbildung einer Dampfkapillare (Keyhole) führt. Das Lasertiefschweißen ist durch eine hohe Prozessgeschwindigkeit gekennzeichnet. Die Wärmeeinflusszone ist stets eng begrenzt, der Materialverzug entsprechend gering. Zurück bleibt eine schmale, gleichmäßig strukturierte Schweißnaht, deren Tiefenmaß oft größer als ihre Breite ist.

Laserline_Tiefschweisse

Die Prozessvorteile des Diodenlasers

Ein großer Pluspunkt der Laserline Diodenlaser ist das ruhige Schmelzbad, das die Anzahl der Metallspritzer auf Werkstück und Laseroptik minimiert und zu glatteren und saubereren Schweißnähten führt. Mit einer Schutzklasse von IP54 gewährleisten die Laser so auch ohne schützende Einhausungen Prozessstabilität in rauen Einsatzumgebungen. Ihr hoher elektrischer Wirkungsgrad bis 50 Prozent und die robuste Technik machen die Laserline Systeme zu einem zuverlässigen und äußerst wirtschaftlichen Werkzeug für das Tiefschweißen. Ausgelegt für mehr als 30.000 Betriebsstunden, sind sie zudem äußerst langlebig – und das bei geringem Wartungsaufwand.

Anwendungsbeispiele

Dickblechschweißen mit 50 kW Laserleistung

Verfahren zum Schweißen von Blechen mit Dicken im Bereich von 10 mm bis 25 mm erfreuen sich zunehmender Beliebtheit bei unterschiedlichen industriellen Anwendungen. Für laserbasierte Verfahren stellt die Nahtvorbereitung derzeit eine zentrale Herausforderung in diesem Bereich dar. Variable Spaltmaße sind oft unvermeidbar und müssen zuverlässig und effizient überbrückt werden. Mit 50 kW Laserleistung und Spotgrößen bis 4 mm bietet Laserline mit LDF Hochleistungsdiodenlasern auch für diese Anwendungen eine passende Systemlösung.

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Vom Schweißen dicker Bleche

Wer dickwandige Stahlbleche verschweißen will, muss bisher langwierige Prozesse und auch störende Materialverzüge in Kauf nehmen. Das Tiefschweißen mit fasergekoppelten Hochleistungsdiodenlasern von Laserline spart Zeit und Kosten.

Das Bohren dicker Bretter ist seit langem eine beliebte Metapher für Beharrlichkeit. Vom Schweißen dicker Bleche ist seltener die Rede, Beharrlichkeit aber ist auch hier gefragt – jedenfalls dann, wenn man die etablierten Verfahren einsetzt. Davon können Anwender ein Lied singen, die sich entweder für das Unterpulver-Schweißen (UP) oder das Metall-Aktivgas-Schweißen (MAG) entschieden haben. Um beispielsweise die dicken Stahlwände von Schiffen im Stumpfstoß zu fügen, muss bei beiden Verfahren eine Schweißnahtvorbereitung durchgeführt und beim typischen MAG-Schweißen mehrlagig geschweißt werden. Das braucht seine Zeit. Sind die Bleche stärker als 20 Millimeter, führt oft auch kein Weg daran vorbei, sie von zwei Seiten zu schweißen oder eine Badsicherung zu verwenden. Schneller wird man so nicht, und der nächste Zeitfresser wartet schon. Denn der hohe Wärmeeintrag der konventionellen Schweißverfahren hinterlässt seine Spuren: Er beeinträchtigt die Stahlstruktur der Bleche über den Nahtbereich hinaus und kann zum Verzug der Bauteile führen. Dann drohen aufwändige Nachbearbeitungen.

Nun sind durch MAG- oder UP-Schweißen erzeugte Nähte unbestritten sehr stabil und tolerieren auch eine suboptimale Nahtvorbereitung. In der Praxis haben sie sich über viele Jahrzehnte hinweg bewährt. Doch das heißt nicht, dass man es nicht noch besser machen könnte. Denn die vergleichsweise langsamen Prozesse und Materialverzüge, die beim MAG-Schweißen in Kauf genommen werden müssen, sind ein wirtschaftliches Problem. Und das nicht nur beim Schiffbau – denn die Aufgabe des Dickblechschweißens stellt sich auch an vielen anderen Stellen, etwa bei Rohrsystemen für Erdöl- und Erdgas-Pipelines oder bei den Fundamenten von Off-Shore-Windkraftanlagen.

Auf jedem dieser Anwendungsfelder drängt sich immer wieder die Frage auf, wie sich die Schweißprozesse effizienter und damit wirtschaftlicher gestalten lassen.

Aluminiumschweißen

Aluminiumverkleidungen, die im Sichtbereich montiert sind, erfordern glatte und optisch ansprechende Schweißnähte. Laserline Diodenlaser erzielen hier exzellente Resultate: Die erzeugten Fügestellen sind gleichmäßig geformt und erfordern keine Nachbearbeitung. Der stets erforderliche Zusatzwerkstoff aus Aluminium-Silizium (AlSi), mit dessen Hilfe sich Heißrisse vermeiden lassen, kann beim Schweißen mit Laserline Diodenlasern auf zwei Wegen aufgetragen werden: Entweder über eine taktile Bearbeitungsoptik oder mittels des von Laserline selbst entwickelten Triple-Spot-Verfahrens mit Zusatzdraht. Bei diesem Verfahren sind dem Hauptspot zwei Nebenspots vorgelagert, die am Rand des Drahtaufschmelzbereiches zunächst die Beschichtung abtragen. Durch diese Vorarbeit ergibt sich ein kontrollierter Aufschmelzprozess ohne Materialübertritte auf angrenzende Bereiche.

In enger Zusammenarbeit mit Audi und anderen Anlagenlieferanten wurden dreijährige Prozessuntersuchungen durchgeführt und die Anforderungen an Diodenlaser für das Aluminiumschweißen definiert.