Enzyklopädie des Schweißwissens: Eine kurze Erläuterung der Klassifizierung
und Schweißprozesse des Laserschweißens
In der industriellen Fertigung wird das Laserschweißen seit langem in der Luft- und Raumfahrt eingesetzt.HochpräzisionsschweißenLaserschweißen findet zunehmend Anwendung beim Schweißen von Standardwerkstoffen, insbesondere beim Schweißen von Spezialmaterialien. Mit der industriellen Entwicklung und dem technologischen Fortschritt wird Laserschweißen immer häufiger eingesetzt. Heute befassen wir uns mit der Klassifizierung des Laserschweißens. Laserschweißen ist ein effizientes und präzises Schweißverfahren, bei dem ein Laserstrahl hoher Energiedichte als Wärmequelle zum Verschmelzen von Werkstoffen dient. Es bietet zahlreiche Vorteile, wie z. B. hohe Schweißgeschwindigkeit, geringe Verformung, niedrige Anforderungen an die Schweißumgebung, hohe Leistungsdichte, Unempfindlichkeit gegenüber Magnetfeldern, keine Beschränkung auf leitfähige Werkstoffe, kein Bedarf an Vakuum und keine Röntgenstrahlung während des Schweißprozesses.
Das Laserschweißen kann aus verschiedenen Perspektiven klassifiziert werden:
- Klassifizierung nach Laserausgangsenergiemodus:
- Kontinuierliches Laserschweißen: Während des Schweißprozesses entsteht eine kontinuierliche und ununterbrochene Schweißnahtform.
- Gepulstes LaserschweißenDa die Energiezufuhr zur Oberfläche des Schweißteils intermittierend erfolgt, erzeugt jeder Lichtimpuls auf der Oberfläche des Werkstücks einen kreisförmigen Schweißpunkt. Je nach Laserparametern lassen sich unterschiedliche Schweißnahtformen erzielen.
- Klassifizierung nach der Leistungsdichte des fokussierten Laserflecks:
- Laser-Wärmeleitungsschweißen: Die Leistungsdichte ist relativ gering und liegt üblicherweise unter 10⁵ W/cm². Der Laser überträgt Energie auf die Oberfläche des Werkstücks und erhitzt das Metall auf eine Temperatur zwischen Schmelz- und Siedepunkt. Die Wärme wird durch Wärmeleitung ins Innere des Metalls transportiert und bildet eine Schweißnaht, ähnlich dem Wolfram-Inertgas-Schweißen.Gasschweißen (WIG).
- Laser-Tiefschweißen (Keyhole-Schweißen): Bei einer Laserleistungsdichte von über 10⁵ W/cm² auf der Metalloberfläche bewirkt der Hochleistungslaserstrahl lokales Aufschmelzen und die Bildung eines „Keyholes“. Durch dieses Keyhole dringt der Laserstrahl in das Innere des Schmelzbades ein und erzeugt so eine Schweißnaht.
- Klassifizierung nach Steuerungsmodus:
- Manuelle Laserschweißmaschine
- Automatische Laserschweißmaschine
- Galvo-Laserschweißmaschine
- Klassifizierung nach Lasertyp:
- YAG-Laserschweißmaschine
- Halbleiter-Laserschweißmaschine
- Faserlaser-Schweißmaschine
1. Fliegende Laserschweißung
Das fliegende Laserschweißen vereint die Vorteile des Fernschweißens, von Galvanometern und Manipulatoren und ist mit professioneller Grafikverarbeitungssoftware ausgestattet, um ein sofortiges Mehrbahnschweißen im dreidimensionalen Raum zu ermöglichen.
Hauptanwendungen:
Es findet Anwendung bei Produkten wie Automobilkarosserien, Sitzen und gängigen Autoteilen. Hinsichtlich der Materialien eignet es sich für verschiedene gängige Werkstoffe wie Stahlbleche, kaltgewalzte Bleche und Aluminiumlegierungen sowie für Verbundwerkstoffe und Legierungen wie beispielsweise Magnesium-Aluminium-Legierungen.
★ Vorteile:
- Kompatibel mit jeder Schweißform
- Geeignet für jede Schweißrichtung
- Benutzerdefinierte Schweiß-/Punktverteilung
- Optimierte Spannungsverteilung
- Geeignet für Hochgeschwindigkeits-Punktschweißen, Nahtschweißen, Überlappungsschweißen, Stumpfschweißen, Kehlnahtschweißen und Überlappungsschweißen
- Echtzeit-Synchronisierung zwischen Schweißkopf und Roboter zur Beschleunigung des Laserschweißprozesses
- Geringerer Platzbedarf
- Geringere Wartungs- und Logistikkosten
2. Spirallaserschweißen
Es handelt sich um ein Laserschweißverfahren mit Doppelkeil-Laseroszillation, das durch den Einsatz eines speziellen Wobbelmoduls am Schweißkopf realisiert wird. Dadurch kann der fokussierte Lichtpunkt während der Bewegung des Schweißkopfes eine spiralförmige Schweißnaht erzeugen.
Hauptanwendungen:
Scharnierschweißen, Wärmetauscher, Rohrwärmetauscher, Dickrohrschweißen in der Erdöl- und Erdgasindustrie, Flanschschweißen und Aluminiumlegierungsschweißen usw.
★ Vorteile:
- Breitere Schweißnaht
- Extrem hohe Wiederholbarkeit der Verarbeitung/Prozessstabilität
- Bessere Schweißnahtbildung
- Einfachere Nachbearbeitung und glattere Oberfläche des geschweißten Werkstücks
- Hervorragende Schweißbarkeit von Aluminiumlegierungen
3. Laserlöten
Beim Laserlöten wird ein Zusatzwerkstoff mit einem niedrigeren Schmelzpunkt als der Grundwerkstoff verwendet. Dieser Zusatzwerkstoff wird auf eine Temperatur erhitzt, die über seinem Schmelzpunkt, aber unter dem des Grundwerkstoffs liegt. Das flüssige Zusatzwerkstoff benetzt den Grundwerkstoff, füllt den Spalt und diffundiert mit ihm, um die Schweißverbindung herzustellen.
Hauptanwendungen:
Schweißen von Aluminium-Karosserierahmenkonstruktionen, wie z. B. der Verbindung zwischen Dach und Seitenwand sowie den Türen.
★ Vorteile:
- Reduziert Mängel des reinen Laserschweißens, wie Poren, Risse und übermäßige Passspalten an den Produkten.
- Verbessert die Schweißnahtfestigkeit und sorgt für eine perfekte Schweißnaht.
- Nur das Lötmetall schmilzt beim Löten, das Grundmetall hingegen nicht.
- Geringe Verformung der Lötverbindungen, glattes und ästhetisches Erscheinungsbild, geeignet für präzises Schweißen komplexer Bauteile aus verschiedenen Werkstoffen
- Kleine Wärmeeinflusszone und hohe Druckfestigkeit
4. Laser-Drahtfüllschweißen
Beim lasergestützten Drahtschweißen wird ein Zusatzwerkstoff verwendet, der aus dem gleichen oder einem ähnlichen Material wie das Grundmaterial besteht. Das Grundmaterial und der Lötzusatzwerkstoff werden aufgeschmolzen und anschließend verfestigt, um eine Schweißnaht zu bilden.
Hauptanwendungen:
Schweißen der gesamten Karosseriestruktur von Fahrzeugen und Autoteilen.
★ Vorteile:
- Verringert Mängel des reinen Laserschweißens, wie Poren und Risse
- Verbessert die Qualifizierungsrate von Schweißprodukten und ermöglicht etwas größere Spaltmaße zwischen Schweißprodukten.
- Beim Schweißen schmilzt das Grundmaterial, und die Schweißnahtfestigkeit ist höher als die des Grundmaterials.
5. Oszillierendes Hartlöten
Durch ALO3 werden Strahlformungs- und Schweißnahtverfolgungsfunktionen in ein und dasselbe Gerät integriert. Der Schweißdraht kann als mechanischer Sensor verwendet werden.
Hauptanwendungen:
Das Laserlöten von weißen Karosserien, insbesondere von Dachabdeckungen und Kofferraumdeckeln sowie von Autoteilen, ist ein komplexes Verfahren. Abweichungen der Werkstücke und Ungenauigkeiten der Vorrichtungen erschweren das Laserlöten erheblich und führen zu einer extrem schwierigen Optimierung des Schweißprozesses. Das oszillierende Löten hingegen ermöglicht die effektive Anpassung der Schweißrichtung. Dank Schweißnahtverfolgung und automatischer Fokussierung lässt sich der Laserstrahl präzise führen und fokussieren, Richtungsänderungen realisieren, was einen hohen Automatisierungsgrad, eine hohe Schweißgeschwindigkeit und eine hohe Effizienz bei gleichbleibender Schweißqualität gewährleistet.
★ Vorteile:
- Schweißnahtverfolgung zur Bestimmung der Schweißnahtbahn des Werkstücks in Echtzeit
- Adaptive Anpassung der Schweißbahn in den drei XYZ-Richtungen an unterschiedliche Werkstückabweichungen zur Erzielung einer guten Schweißqualität
- Verbessert die Gleichmäßigkeit der Schweißung von Produkten
6. Dreipunktlöten
Ein Doppelpunktmodul wird in die Linse integriert. Beim Schweißen teilt das Dreipunktmodul in der Lötoptik einen Strahl in drei Strahlen auf und ermöglicht so das Hartlöten von feuerverzinkten Stahlblechen. Dadurch wird die Schweißnaht flacher und rissfrei.
Hauptanwendungen:
Hartlöten von weißen Aluminiumlegierungskarosserien, Laserhartlöten von Dachabdeckungen und Kofferraumdeckeln sowie Hartlöten von Autoteilen usw.
★ Vorteile:
- Stabilerer und zuverlässigerer Lötprozess
- Höhere Geschwindigkeit
- Höhere Festigkeit
- Bessere optische Qualität der Schweißnähte von feuerverzinkten Blechen
- Online-Reinigungsprozess
- Dynamische Energieanpassung
7. Hybridschweißen mit mehreren Wellenlängen
Hybridschweißen mit mehreren WellenlängenDas innovative Schweißverfahren wurde von Lianying Laser entwickelt. Dabei werden zwei Laserstrahlen unterschiedlicher Wellenlänge überlagert, sodass ihre Achsen im Raum übereinstimmen. Der Laser mit der Hauptwellenlänge dient hauptsächlich dem Schweißen, während der Laser mit der zweiten Wellenlänge vorwiegend zum Vorwärmen des Schweißdrahts und des Grundwerkstoffs eingesetzt wird, um die Abkühlgeschwindigkeit des geschmolzenen Metalls im Schmelzbad zu reduzieren. Das Verfahren eignet sich besonders für Aluminium-, Magnesium- und Kupferlegierungen.
★ Vorteile:
- Verringert den Poreninhalt
- Verbessert die Stabilität der Schweißnaht und erhöht die Schweißeffizienz.
- Wirkt effektiv gegen thermische Spannungen, reduziert Risse, verbessert die Schweißnahtfestigkeit und erzeugt Schweißnähte mit einem relativ gleichmäßigen Erscheinungsbild.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass ausländische Technologien und Anlagen in der Laserindustrie insgesamt nach wie vor führend sind. Sie sind in allen Bereichen umfassend fortschrittlich, von Lasereinheiten und optischen Bearbeitungsköpfen bis hin zu Hilfseinrichtungen wie Kühlern, Leistungsmessern, Schweißprozessüberwachung, Nachbearbeitungsinspektion und TCP-Kalibratoren. Chinesische Unternehmen unternehmen große Anstrengungen, um aufzuholen. Im Bereich der Laserschweißanwendungen hat China jedoch ein relativ hohes internationales Niveau erreicht, da zahlreiche hochqualifizierte Unternehmen entstanden sind und hervorragende Ergebnisse erzielt haben.
Veröffentlichungsdatum: 05.09.2025
