Anwendungsbereiche und Hauptmerkmale des Laserschweißens

Das Laserschweißen ist eine effiziente und präzise Schweißmethode, bei der ein Laserstrahl mit hoher Energiedichte als Wärmequelle verwendet wird. Es ist ein wichtiger Aspekt der Anwendung von Lasermaterialbearbeitungstechnologien. Der Anwendungsbereich des Laserschweißens erweitert sich kontinuierlich und umfasst hauptsächlich die Bereiche Fertigung, Pulvermetallurgie, Automobilindustrie, Elektronikindustrie, Biomedizin sowie andere verwandte Bereiche des Laserschweißens wie BT20-Titanlegierung, HEl30-Legierung, Li-Ionen-Batterien.

Die Merkmale des Laserschweißens sind geringe Verformung der zu schweißenden Werkstücke, praktisch keine Verbindungsöffnungen, ein hoher Verhältnis von Schweißtiefe zu -breite und daher eine bessere Schweißqualität im Vergleich zu herkömmlichen Schweißmethoden. Die Sicherstellung der Stabilität der Schweißqualität beim Laserschweißen, d.h. die Überwachung und Qualitätskontrolle des Laserschweißprozesses, ist ein wichtiger Aspekt im Bereich der Laseranwendung. Dies umfasst die Verwendung verschiedener Sensoren wie Induktivitäts-, Kapazitäts-, Schall-, Fotoelektrik-Sensoren, die durch elektronische Computer verarbeitet werden, um Projekte wie Nahtverfolgung, Fehlererkennung und Nahtqualitätsüberwachung für verschiedene Schweißobjekte und Anforderungen zu realisieren. Durch Rückkopplungssteuerung und Anpassung der Schweißprozessparameter kann so automatisiertes Laserschweißen erreicht werden. Die Position des Lichtstrahlfokus ist einer der entscheidenden Prozessparameter beim Laserschweißen. Nur wenn der Fokus bei einer bestimmten Laserleistung und Schweißgeschwindigkeit optimal positioniert ist, kann maximale Schmelztiefe und beste Nahtform erreicht werden. Um die Stabilität der Fokusposition zu gewährleisten und störende Faktoren zu minimieren, sind spezielle Spannwerkzeuge und Spanntechniken erforderlich, die eng mit der Qualität des Laserschweißens verbunden sind.

Im Vergleich zu anderen traditionellen Schweißtechniken hat das Laserschweißen folgende Hauptvorteile:

1. Schnelle Geschwindigkeit, große Tiefe, geringe Verformung.

2. Kann bei Raumtemperatur oder unter speziellen Bedingungen schweißen, die Schweißausrüstung ist einfach. Zum Beispiel wird der Laserstrahl nicht durch ein elektromagnetisches Feld abgelenkt; er kann in Vakuum, Luft oder bestimmten Gasumgebungen schweißen und durch Glas oder optisch transparente Materialien schweißen.

3. Kann schwer schmelzbare Materialien wie Titan, Quarz usw. schweißen und auch heterogene Materialien gut schweißen.

4. Nach der Fokussierung des Laserstrahls ist die Leistungsdichte hoch. Bei der Schweißung von Hochleistungsvorrichtungen kann das Verhältnis von Tiefe zu Breite 5:1 erreichen und sogar bis zu 10:1 betragen.

5. Kann Mikroschweißungen durchführen. Der Laserstrahl kann nach der Fokussierung einen sehr kleinen Fleck erzeugen und ist positionierbar, was für das Schweißen von Mikro- und Kleinserienteilen in der Massenproduktion geeignet ist.

6. Kann schwer zugängliche Stellen schweißen, berührungslos und aus der Ferne schweißen, was eine hohe Flexibilität bietet. Insbesondere in den letzten Jahren hat die Verwendung von Lichtwellenleitertechnologie in der YAG-Laserbearbeitungstechnologie zu einer breiteren Anwendung und Verbreitung des Laserschweißens geführt.

7. Der Laserstrahl kann leicht zeitlich und räumlich aufgeteilt werden, um die gleichzeitige Bearbeitung mit mehreren Strahlen und an mehreren Positionen zu ermöglichen, was präziseres Schweißen ermöglicht.

Dennoch hat das Laserschweißen auch gewisse Einschränkungen:

1. Es erfordert eine hohe Genauigkeit bei der Baugruppenmontage und die Position des Strahls auf dem Werkstück darf keine signifikante Verschiebung aufweisen. Dies liegt daran, dass der Laserstrahl nach der Fokussierung einen kleinen Fleck und eine schmale Schweißnaht erzeugt. Wenn die Genauigkeit der Baugruppenmontage oder die Positionsgenauigkeit des Strahls nicht den Anforderungen entspricht, können leicht Schweißfehler auftreten.

2. Die Kosten für den Laser und die zugehörigen Systeme sind hoch, was eine beträchtliche Anfangsinvestition erfordert.