Angesichts des dringenden Bedarfs an Effizienz, Komfort und Automatisierung in der Fertigungsindustrie hat sich das Laserkonzept etabliert und findet rasch Anwendung in verschiedenen Bereichen. Laserschweißen ist einer davon. Dieser Artikel bietet einen detaillierten Überblick über die Grundlagen, Vorteile, Anwendungsbereiche und Entwicklungsperspektiven des Laserhybridschweißens und verdeutlicht dessen Überlegenheit beim Schweißen dicker Bleche.
Laser-Hybridschweißenist einLaserschweißenDas Verfahren kombiniert Laserstrahl und Lichtbogen zum Schweißen. Der Hybrid-Effekt führt zu einer deutlichen Verbesserung der Schweißgeschwindigkeit, der Einbrandtiefe und der Prozessstabilität. Seit den späten 1980er Jahren hat die kontinuierliche Entwicklung von Hochleistungslasern die Entwicklung der Laser-Hybrid-Schweißtechnologie vorangetrieben, sodass Probleme wie Materialstärke, Materialreflexion und Spaltüberbrückungsfähigkeit keine Hindernisse mehr darstellen. Es wurde bereits erfolgreich beim Schweißen von Bauteilen mittlerer Dicke eingesetzt.
1. Laser-Hybrid-Schweißtechnologie
1.1 Merkmale vonLaser-Hybridschweißen
Beim Laserhybridschweißen interagieren Laserstrahl und Lichtbogen in einem gemeinsamen Schmelzbad (siehe Abbildung). Durch ihre Synergie entstehen tiefe und schmale Schweißnähte, wodurch die Produktivität gesteigert wird.
Lösung für das Laser-Lichtbogen-Hybridschweißverfahren
1.2 Grundprinzipien vonLaser-Hybridschweißen
LaserschweißenEs ist bekannt für seine sehr schmale Wärmeeinflusszone, und sein Laserstrahl kann auf einen kleinen Bereich fokussiert werden, um eine schmale und tiefe Schweißnaht zu erzeugen. Es ermöglicht höhere Schweißgeschwindigkeiten, wodurch der Wärmeeintrag und die Schweißkosten reduziert werden. Es besteht die Möglichkeit einer thermischen Verformung der Bauteile.Laserschweißenweist eine geringe Spaltüberbrückungsfähigkeit auf und erfordert daher eine hohe Präzision bei der Werkstückmontage und Kantenbearbeitung.LaserschweißenAuch bei hochreflektierenden Materialien wie Aluminium, Kupfer und Gold ist das Schweißen sehr schwierig. Im Gegensatz dazu bietet das Lichtbogenschweißen hervorragende Spaltüberbrückungseigenschaften, einen hohen Wirkungsgrad und kann Materialien mit hoher Reflektivität effektiv verschweißen. Die geringe Energiedichte beim Lichtbogenschweißen verlangsamt jedoch den Prozess, was zu einem hohen Wärmeeintrag im Schweißbereich und damit zu thermischer Verformung der Schweißteile führt. Daher ist die Verwendung einesHochleistungslaserDurch die Kombination eines Strahls für das Tiefschweißen mit einem hocheffizienten Lichtbogen zum synergistischen Schweißen werden die Nachteile des Verfahrens ausgeglichen und seine Vorteile ergänzt.
Entstehungsmuster der Schweißnähte während
1.3 Vorteile des Laser-Hybrid-Schweißverfahrens
Der Nachteil vonLaserschweißenDie geringe Spaltüberbrückungsfähigkeit und die hohen Anforderungen an die Werkstückmontage sind weitere Nachteile des Lichtbogenschweißens. Bei dicken Blechen führt die geringe Energiedichte und die geringe Eindringtiefe zu einem hohen Wärmeeintrag im Schweißbereich, was thermische Schäden und Verformungen der Schweißteile zur Folge hat. Die Kombination beider Verfahren kann sich gegenseitig beeinflussen und ergänzen, um die jeweiligen Schwächen auszugleichen. So werden die Vorteile des Laserschweißens (Tiefeneinbrand) und des Lichtbogenschweißens optimal genutzt, um geringen Wärmeeintrag, geringe Schweißnahtverformung, hohe Schweißgeschwindigkeit und hohe Schweißnahtfestigkeit zu erzielen.
Diagramm des Laser-Hybrid-Schweißprozesses
2.1MAVEN Laser-Hybrid-Schweißstruktur
Anwendung und Entwicklung der Laserhybridschweißindustrie
3.1 Anwendungsbranchen
Mit der zunehmenden Reife der Hochleistungslasertechnologie hat sich das Laserhybridschweißen in verschiedenen Bereichen weit verbreitet. Es bietet Vorteile wie höhere Schweißleistung, größere Spalttoleranz und tieferen Schweißeinbrand und ist daher die erste Wahl für das Schweißen von mittelstarken und dicken Blechen. Das Verfahren kann auch im Bereich der Großanlagenfertigung traditionelle Schweißverfahren ersetzen. Es eignet sich für Baumaschinen, Brücken, Container, Rohrleitungen, Schiffe, Stahlkonstruktionen, die Schwerindustrie und weitere Industriezweige.
3.2 Entwicklungstrend
Chinaist ein bedeutender Produzent vonLasergeräteIm Jahr 2021 wird die Produktion der chinesischen Laseranlagenindustrie über 200.000 Einheiten betragen. Laserschweißanlagen machen davon etwa 27,3 % des Laseranlagenmarktes aus und gehören zu den wichtigsten Anlagen. Das Laserhybridschweißen ist eine der neuen Arten von Laserschweißanlagen. Da die Nachfrage nach dem Schweißen von Blechen mittlerer Dicke in verschiedenen Branchen stetig wächst, expandiert auch der Markt für Laserhybridschweißen kontinuierlich. Unternehmen investieren kontinuierlich in Innovationen in Technologie, Fachkräfte und Anwendungen und fördern so die Substitution. Angesichts des zunehmenden Imports von Hochleistungslaserhybridschweißanlagen geht der Entwicklungstrend hin zur Substitution durch inländische Hersteller weiter.Hochleistungslaser-Hybridschweißenwird immer deutlicher.
Veröffentlichungsdatum: 22. September 2023
