Laserschweißen

Was ist Laserschweißen?

Das Laserschweißen ist der Gruppe der Schmelzschweißverfahren zuzuordnen. Mit einem energieintensiven Laserstrahl wird die Oberfläche der zu verbindenden Werkstücke geschmolzen und die Werkstücke können gefügt werden. Für das Verfahren wird, im Vergleich zu WIG-, MIG- und MAG-Schweißen, kein Zusatzwerkstoff benötigt. Mit Laserschweißen können metallische, thermoplastische Kunststoffe und Keramik verbunden werden.

Wie funktioniert Laserschweißen?

Beim Laserschweißen wird mithilfe eines Hochleistungslasers der Werkstoff der zu verbindenden Werkstücke geschmolzen. Der Laserstrahl hat eine Leistung von mehreren Kilowatt. Die Schweißnaht ist aufgrund der geringen Strahlbreite des Lasers schmal und kann präzise platziert werden. Der Laserstrahl wird mit einer Fokussieroptik gebündelt auf das Werkstück gestrahlt. Durch die hohe Energiezufuhr schmilzt der Werkstoff schneller ab als bei anderen Schweißverfahren. Um die Schweißnaht vor Umwelteinflüssen und Oxidation zu schützen, wird ein Schutzgas eingesetzt. Wie beim WIG- und MIG-Schweißen wird auch beim Laserschweißen Argon als Schutzgas eingesetzt. Es wird jedoch in Reinform eingesetzt und nicht als Mix mit anderen Edelgasen. Als Laserarten werden Kohlenstoffdioxidlaser und Diodenlaser eingesetzt. Der Vorteil von Diodenlaser ist eine sehr hohe Energiedichte und ein hoher Wirkungsgrad.

Wofür wird Laserschweißen eingesetzt?

Laserschweißen kann von Maschinen hochautomatisiert ausgeführt werden. Es wird deshalb im industriellen Maßstab in metall- und teilweise auch kunststoffverarbeitenden Betrieben eingesetzt. In folgenden Industriebereichen wird Laserschweißen u.a. eingesetzt:

• Fahrzeugbau
• Stahlbau
• Schiffsbau
• Luft- und Raumfahrt
• Werkzeugbau

Durch eine hohe Genauigkeit beim Schweißen kann Laserschweißen beispielsweise bei folgenden Anwendungen eingesetzt werden:

• Getriebeteile im Fahrzeugbereich
• Motorgehäuse
• Kurbeln mit Innenverzahnung
• Herzschrittmacher
• Gasdichte Sensorgehäuse

Was muss beim Laserschweißen beachtet werden?

Beim Laserschweißen muss beachtet werden, dass der Schweißprozess in einem speziellen Arbeitsraum stattfinden sollte. Auch können, im Gegensetz zum WIG-, MAG- und MIG-Schweißen, nur kleinere Spaltbreiten zwischen zwei Werkstücken geschweißt werden. Grund hierfür ist, dass der Laser nur einen kleineren Bereich der Werkstücke schmelzen kann. Das Werkstück muss so vorbehandelt werden, dass die Oberfläche nicht spiegelt, da sonst der Laserstrahl abgelenkt wird.

Welche technischen Varianten gibt es beim Laserschweißen?

Beim Laserschweißen wird zwischen verschiedenen technischen Varianten des Schweißprozesses unterschieden. Wenn die Schweißnaht besonders flach sein und kein Metallplasma entstehen soll, wird Wärmeleitungsschweißen angewandt. Hierbei wird die Intensität des Lasers reduziert. Die gebräuchlichste Variante ist das Tiefschweißen. Die Intensität des Lasers ist bei diesem Verfahren höher als beim Wärmeleitungsschweißen. Es kommt zu einem Verdampfungseffekt und es entsteht Metallplasma. Wenn eine hohe Festigkeit bei geringer Wärmebelastung des Werkstücks gewünscht wird, wird Punkt- und Nahtschweißen gewählt. Beim Punkt- und Nahtschweißen werden kleine Schweißpunkte mit einem Durchmesser von unter 0,1 mm bis zu langen Schweißnähten eingesetzt. Die Geometrie der Schweißnaht ist dabei sehr schmal. Eine weitere Form des Laserschweißens ist das Scannerschweißen. Bei diesem Verfahren werden weder das Werkstück noch der Bearbeitungskopf des Schweißbrenners bewegt. Im Schweißbrenner befindet sich ein Drehspiegel, der den Laserstrahl ablenkt und positioniert. Damit der Spiegel durch die sehr hohe Hitze des Laserstrahls nicht beschädigt wird, wird er mit einem speziellen Verfahren behandelt.

Vor- und Nachteile von Laserschweißen

Das MIG-Schweißen hat diverse Vor- als auch Nachteile, die in der nachfolgenden Tabelle dargestellt sind:

Das Laserschweißen hat verschiedene Vor- und Nachteile, die nachfolgend in der Tabelle dargestellt sind:

Unterschied zu WIG-, MIG- und MAG-Schweißen

Der größte Unterschied des Laserschweißen zum WIG-, MIG- und MAG-Schweißen ist, dass mit der Laserschweißen neben den metallischen Werkstoffen auch Werkstoffe aus Kunststoff und Keramik geschweißt werden können [Hier könnte die anderen Texte über WIG, MIG und MAG als Hyperlinks eingefügt werden]. Beim Laserschweißen wird im Vergleich zu den anderen Schweißverfahren keine Zusatzwerkstoffe benötigt. Eine Gemeinsamkeit aller Schweißverfahren ist das Schutzgas, das bei allen Verfahren zum Schutz der Schweißnaht eingesetzt wird. Das Laserschweißen ist das teuerste Verfahren, da die eingesetzte Technik bisher im Vergleich noch preisintensiver ist. Laserschweißen kann in leicht abgewandelter Technik nicht nur zum Fügen, sondern auch zum Trennen von Werkstücken verwendet werden. Hierbei wird dann von Laserschneiden gesprochen.