Was ist ein Laser? Der weltweit erste Laserstrahl wurde 1960 erzeugt, indem mit einer Blitzlampe rubinrote Kristallkörner angeregt wurden. Aufgrund der begrenzten Wärmekapazität des Kristalls konnte dieser nur einen sehr kurzen Impulsstrahl mit sehr niedriger Frequenz erzeugen. Obwohl die momentane Impulsspitzenenergie bis zu 106 Watt betragen kann, handelt es sich immer noch um eine geringe Energieabgabe.
Die Lasertechnologie verwendet einen Polarisator, um den vom Laser erzeugten Strahl zu reflektieren, sodass er in einer Fokussiervorrichtung konzentriert wird, um einen Strahl mit enormer Energie zu erzeugen. Befindet sich der Fokus nahe am Werkstück, schmilzt und verdampft das Werkstück innerhalb weniger Millisekunden. Dieser Effekt kann im Schweißprozess genutzt werden. Die Entstehung von Hochleistungs-CO2und Hochleistungs-YAG-Laser haben ein neues Feld des Laserschweißens eröffnet. Der Schlüssel zu Laserschweißgeräten sind Hochleistungslaser. Es gibt zwei Hauptkategorien. Einer davon ist ein Feststofflaser, auch bekannt als Nd:YAG-Laser. Nd (Neodym) ist ein seltenes aristokratisches Element, YAG steht für Yttrium-Aluminium-Granat und seine Kristallstruktur ähnelt dem Rubin. Die Wellenlänge des Nd:YAG-Lasers beträgt 1,06 μm. Der Hauptvorteil besteht darin, dass der erzeugte Strahl über Glasfaser übertragen werden kann, sodass ein komplexes Strahlübertragungssystem entfallen kann. Es eignet sich für flexible Fertigungssysteme oder Remote-Bearbeitung und wird üblicherweise für Werkstücke mit hohen Anforderungen an die Schweißgenauigkeit eingesetzt. In der Automobilindustrie werden häufig Nd:YAG-Laser mit Ausgangsleistungen von 3-4 Kilowatt eingesetzt. Der andere Typ ist der Gaslaser, auch CO genannt2Laser. Als Arbeitsmedium wird molekulares Gas verwendet, um einen Infrarotlaser mit einer einheitlichen Größe von 10,6 μm zu erzeugen. Es kann kontinuierlich arbeiten und eine sehr hohe Leistung abgeben. Die Standardlaserleistung liegt zwischen 2-5 Kilowatt.
Im Vergleich zu anderen herkömmlichen Schweißtechnologien sind die Hauptvorteile des Laserschweißens:
1. Schnelle Geschwindigkeit, große Tiefe und geringe Verformung.
2. Das Schweißen kann bei Raumtemperatur oder unter besonderen Bedingungen durchgeführt werden, und die Schweißausrüstung ist einfach. Beispielsweise wird der Laserstrahl beim Durchgang durch ein elektromagnetisches Feld nicht abgelenkt; Laser können in Vakuum-, Luft- und bestimmten Gasumgebungen schweißen und können durch Glas oder Materialien schweißen, die für den Laserstrahl transparent sind.
3. Es kann feuerfeste Materialien wie Titan, Quarz usw. schweißen und kann auch heterogene Materialien mit guten Ergebnissen schweißen.
4. Nachdem der Laser fokussiert ist, ist die Leistungsdichte hoch. Beim Schweißen von Hochleistungsgeräten kann das Seitenverhältnis 5:1 und bis zu 10:1 erreichen.
5. Mikroschweißen ist möglich. Nachdem der Laserstrahl fokussiert ist, kann er einen sehr kleinen Punkt erhalten und genau positioniert werden, sodass er angewendet werden kann
Es wird beim Zusammenbau und Schweißen von Mikro- und Kleinwerkstücken in der automatisierten Massenproduktion eingesetzt.
6. Es kann unzugängliche Teile schweißen und berührungsloses Fernschweißen durchführen, was eine große Flexibilität bietet. Insbesondere in den letzten Jahren wurde die Glasfaserübertragungstechnologie in die YAG-Laserbearbeitungstechnologie übernommen, wodurch die Laserschweißtechnologie stärker gefördert und angewendet werden konnte.
7. Der Laserstrahl kann problemlos zeitlich und räumlich aufgeteilt werden, was eine gleichzeitige Mehrstrahlbearbeitung und Mehrstationsbearbeitung ermöglicht und so die Voraussetzungen für präziseres Schweißen schafft.
Allerdings weist das Laserschweißen auch gewisse Einschränkungen auf:
1. Es erfordert eine hohe Montagegenauigkeit der Werkstücke und darf die Position des Laserstrahls auf dem Werkstück nicht wesentlich versetzen. Dies liegt daran, dass die Laserfleckgröße nach der Fokussierung klein ist, die Schweißnaht schmal ist und Zusatzmetallmaterial hinzugefügt wird. Wenn die Genauigkeit der Werkstückmontage oder Strahlpositionierung nicht den Anforderungen entspricht, kann es leicht zu Schweißfehlern kommen.
2. Die Kosten für Laser und zugehörige Systeme sind relativ hoch, was zu einer hohen Anfangsinvestition führt.
