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Laserschweißen 

Das Laserschweißen gehört zu den neuesten und perfektesten Methoden bei der stoffschlüssigen Verbindung von Teilen. Von Lasern hergestellte Schweißnähte zeichnen sich durch hohe Qualität, Zuverlässigkeit und gutes optisches Aussehen aus.
Es existieren zwei Hauptmethoden des Laserschweißens:
      
  • Keyhole – SchweißenLaserschweißen von Metall
  • Wärmeleitungsschweißen

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Beim Wärmeleitungsschweißen wird die Energie des Laserstrahls von der Oberfläche des Bauteils absorbiert. Die erzeugte Wärme wird anschließend zum Berührungspunkt der zu verschweißenden Teile weitergeleitet. Es handelt sich hierbei um einen dynamischen thermischen Prozess, was eine Schmelzung des Materials und eine anschließende Neuformung der Nahtstruktur mit sehr guten mechanischen Eigenschaften zur Folge hat. Dieses Schweißverfahren wird besonders in Fällen angewandt, wo begrenzte Eindringtiefe erforderlich ist. Schweißen dickeren Materials bedeutet, dass auch die Laserleistung proportional erhöht werden muss, was letztendlich zu höheren Verfahrenskosten führt. Dieses Verfahren kann z.B. zum Schweißen komplett transparenter Kunststoffe verwendet werden. Der Laserstrahl wird durch ein Absorptionsmittel (z.B. Absorptionstinte) absorbiert, das am Berührpunkt der zwei Teile angebracht wird. Durch die entstehende Wärme verschmelzen die beiden Oberflächen und es bildet sich eine Schweißnaht. Bei geeigneter Einstellung der Schweißparameter kommt es nicht zu einer Aufschmelzung der äußeren Oberfläche, sodass die Schweißnaht nicht sichtbar ist.
Laserschweißen von MetallDer für das "keyhole"-Verfahren zum Laserschweißen verwendete Laserstrahl muss eine relativ hohe Energiedichte besitzen, um eine teilweise Verdampfung des zu Verbindenden Materials am zukünftigen Schweißpunkt zu bewirken. Im Laufe des Schweißprozesses entsteht ein schmaler und tiefer Hohlraum in Form eines Schlüsselloches, das von Metalldampf und geschmolzenem Material umgeben ist. Wenn sich der Laserstrahl in Bewegung setzt endet das Aufschmelzen des Hohlraumes und es ergibt sich eine schmale Scweißstelle mit großer Tiefe und Breite. Die Form des „Schlüsselloches“ wird dank des Gleichgewichts zwischen der Schmelze und dem Druck des Metalldampfes auch während des Schweißvorgangs aufrecht erhalten. "Keyhole" Schweißen erfordert eine Laserleistungsdichte von mehr als 104 W/m2 bei einer Wechselwirkung mit dem Material von 0,01 bis 0,1 s. Zur Durchdringung von 1,5 mm dickem Stahl ist eine Laserleistung von etwa 1 kW bei einer Schweißgeschwindigkeit von ca. 1 m / min erforderlich. „Keyhole“ Schweißen wird hauptsächlich zum Schweißen metallischer Werkstoffe verwendet, da die Aufrechterhaltung des „ Keyholes“ bei Kunststoffen sehr schwierig ist.
Laserschweißen ist für viele verschiedene Materialien geeignet ( eisenhaltige,- bzw.nicht Laserschweißen vonMetalleisenhaltige Metalle, Kunststoffe..) - Keramik, Glas und ähnliche Stoffe ausgenommen, in deren Struktur sich aufgrund des hohen Temperaturgradienten Risse bilden würden. Die großen Vorteile des Laserschweißens gegenüber herkömmlichen Verfahren mit Lichtbogen (MIG/MAG, TIG) sind die höhere Prozessgeschwindigkeit, die geringere Temperaturbelastung der verschweißten Materialien, die höhere Wirtschaftlichkeit des Verfahrens, die Möglichkeit auch an schwer zugänglichen Orten zu schweißen, die einfache Automatisierbarkeit sowie die genaue Kontrollierbarkeit des Prozesses. Die Nachteile eines solchen Laserschweißsystems sind v.a. die hohen Anschaffungskosten und die Tatsache, dass dimensionsgerechte Toleranzen der zum Schweißen bestimmten Werkstücke sichergestellt werden müssen. Bei der Serienfertigung werden die hohen Anschaffungskosten vor allem durch die Beschleunigung des Schweißprozesses und die Energieeinsparung schnell wieder wettgemacht.

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