Fügen mit Diodenlasern: glatt, regelmäßig und porenfrei

© 2009 Carl Hanser Verlag, München
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Nicht zur Verwendung in Intranet- und Internet-Angeboten sowie elektronischen Verteilern.
SPECIAL
Laser + Blech
SCHWEISSEN UND LÖTEN
Fügen mit Diodenlasern:
glatt, regelmäßig und porenfrei
Bei Metallen werden mit Diodenlasern konventionelle Fügeverfahren ersetzt oder ganz neue Formen des Fügens geschaffen. So ist das Wärmeleitungsschweißen von Batteriegehäusen, Faltenbälgen oder auch Edelstahlspülen mit hoher Oberflächenqualität seit Jahren eine übliche Anwendung von Diodenlasern. Zudem lassen sich Tiefschweißaufgaben,
die bisher dem konventionellen Festkörperlaser vorbehalten waren, sehr
erfolgreich mit Diodenlasern umsetzen.
DEN TYPISCHEN Schweißfokus
von 0,6 mm erreicht der Diodenlaser
bis in den Multi-kW-Bereich hinein.
Damit kann er die meisten Anwendungen des lampengepumpten Festkörperlasers ersetzen, da bei gleicher
Laserleistung und gleichem Fokus die
Schweißergebnisse direkt übertragbar
sind. Diodenlaser sind daher prädestiniert für anspruchsvolle Schweißungen an Aluminium und verzinkten
Blechen. Materialstärken ab etwa
0,1 mm und Einschweißtiefen bis über
3 mm lassen sich wirtschaftlich mit
Diodenlasern umsetzen. Die gleichmäßige Leistungsabgabe und ein »TopHat«-förmiges Intensitätsprofil tragen
dazu bei, mit dem Diodenlaser lunkerund porenfrei mit sehr guten Nahtqualitäten zu schweißen.
Diodenlaser sind günstig
bezüglich Invest und Betrieb
Durch den Diodenlaser werden bestehende Laserschweißapplikationen
deutlich kostengünstiger – und die geringen Betriebs- und Investitionskos-
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Wärmeleitungsschweißen
oder Tiefschweißen:
Der Diodenlaser fügt schnell und sauber
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BLECH InForm 3/2009
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ten von Diodenlasern eröffnen neue
Anwendungen, die bisher den konventionellen Schweißverfahren vorbehalten waren. Mit Leistungen von 100
bis 8000 W bei unterschiedlichem Faserdurchmesser deckt der Diodenlaser
eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten ab. Optional wird dabei der
Diodenlaser mit einer Strahlweiche
für den wirtschaftlichen Mehr-Stationen-Betrieb ausgestattet.
SPECIAL
In der Metallbearbeitung werden Diodenlaser in ganz unterschiedlichen
Anwendungsbereichen der industriellen Serienproduktion eingesetzt. Dies
reicht vom Fein- und Punktschweißen
von Elektronikbaugruppen über das
Schweißen von Karosserieteilen in der
Automobilindustrie bis hin zum Wärmeleitungsschweißen in der Konsumgüterindustrie oder dem Längsnahtschweißen von Rohren.
Lebensdauer erreicht mehr als
30 000 Betriebsstunden
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Schweißen eines Metallbalgs mit dem Diodenlaser
Verbunden mit hohen Schweißgeschwindigkeiten zeichnen hohe Festigkeiten bei sehr geringem Verzug das
Fügen mit Lasern aus. Dabei sind exzellente Schweißnahtoberflächen
erreichbar. Werden hohe Anforderungen an Prozessstabilität und gleichbleibende Produktqualität gestellt, ist
der Laser das richtige Werkzeug.
Mit einem fast wartungsfreien Betrieb, einer Lebensdauer von mehr als
30 000 Betriebsstunden und dem
höchsten Wirkungsgrad aller Laser ist
der Diodenlaser im Dünnblechbereich
deutlich überlegen. Zum Vergleich:
Bei lampengepumpten Nd:YAG-Lasern wird etwa alle 1000 Betriebsstunden ein Lampenwechsel erforderlich,
und die Betriebskosten liegen um den
Faktor 10 höher. Die Mobilität und
Kompaktheit – bei Leistungen bis
1200 W in der Größenordnung konventioneller Schweißgeräte – prädestinieren den Diodenlaser für eine Vielzahl von Metallschweißanwendungen
und macht ihn zu einem besonders
flexiblen Werkzeug in der Produktion.
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Hartlöten mit Diodenlasern:
Zuverlässig auch in der Serie
Maßgenau und dennoch serientauglich
fügt der Diodenlaser solche Heizungselemente
Doch der Begriff der Wirtschaftlichkeit umfasst viel mehr: Die mobile
Handhabung führt zu einer Flexibilisierung des Lasereinsatzes, aus der
sich weitere Kostenvorteile für den
Anwender ergeben – und dies im Tiefschweißen wie im Wärmeleitungsschweißen.
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Bei Metallen werden mit Diodenlasern konventionelle Bearbeitungsverfahren ersetzt oder gänzlich neue Formen der Bearbeitung von Metallen
geschaffen. Das gilt insbesondere
auch beim Hartlöten. Moderne fasergekoppelte Diodenlaser ermöglichen
Hartlöten und Schweißen mit Zusatzdraht auf sehr wirtschaftliche Weise –
und das bei Prozessgeschwindigkeiten
von mehreren Metern pro Minute.
Bei diesen Verfahren wird ein Zusatzdraht in der Fügestelle aufgeschmolzen, der mithilfe von Diffusionseffek-
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Laser + Blech
ten eine feste, dauerhafte Verbindung
der zu fügenden Bleche erzielt. Beim
Schweißen von Aluminium wird
durch den Draht außerdem Zusatzmaterial in die Nahtstelle eingebracht,
das sicherstellt, dass es zu keiner Materialversprödung kommt. In Verbindung mit dem Diodenlaser werden
Laserbearbeitungsköpfe eingesetzt, die
durch taktile oder optische Sensoren
eine sehr exakte Prozessführung gewährleisten.
Wegen des geringen Wärmeeintrags
bleibt der Korrosionsschutz verzinkter
Bleche auch in der Fügezone erhalten,
und die Bauteile
weisen einen äußerst geringen Verzug auf. Dies ist in
Verbindung mit der
exzellenten Oberflächengüte der Grund
dafür, dass sie nach
dem Schweißen direkt und ohne weitere Nachbehandlung lackiert werden können.
Lötköpfe vieler
Hersteller sind heute auf Diodenlaser
ausgerichtet, wodurch ein Wechsel
von konventionellen
Lasersystemen auf
Diodenlaser mit geringem Aufwand
möglich ist, da die
unterschiedlichen
Prozessparameter leicht übertragbar
sind. Die typischen Prozessanforderungen beim Hartlöten an die Strahlquelle für Laser-Lötnähte sind Leistungen bis 6000 W in Verbindung mit
einem Brennfleck von 1,5 bis 3,5 mm
und möglichst gleichmäßiger Intensitätsverteilung.
Beim Hartlöten und beim Schweißen
mit Zusatzdraht werden neben den
Forderungen nach hoher Festigkeit
und einer möglichst schmalen Wärmeeinflusszone für Sichtnähte besonders
hohe Ansprüche an die Optik der
Schweißnaht gestellt. In der Automobilindustrie wird daher zum Fügen
von Außenhautteilen im sichtbaren
Bereich der Fahrzeuge, zum Beispiel
für Heckklappen, Dachnähte, Türen
oder C-Säulen, das Laserstrahlhartlöten eingesetzt.
Höchstmögliche Prozessstabilität und
Anlagenverfügbarkeit im Drei-
Das schafft der Diodenlaser:
gute Oberfläche, hohes Tempo
Schicht-Betrieb sind Forderungen aus
der Automobilindustrie, die der Diodenlaser erfüllt und in vielen Anwendungen seit Jahren unter Beweis stellt.
Mit einem nahezu wartungsfreien Betrieb und einer Lebensdauer von weit
über 30 000 Betriebsstunden bei
höchstem Wirkungsgrad ist der Diodenlaser anderen Laserstrahlquellen
deutlich überlegen. Zum Vergleich:
Mit dem höchsten Wirkungsgrad aller
Typen von Lasern, der sehr hohen Lebensdauer der Laserdioden und dem
geringen Flächenbedarf ist der Diodenlaser für das Hartlöten und
Schweißen mit Zusatzdraht die wirtschaftlichste Strahlquelle für LaserLötnähte.
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bei lampengepumpten Nd:YAG-Lasern ist alle etwa 1000 Betriebsstunden ein Lampenwechsel erforderlich,
der jeweils Stillstandszeiten und Servicekosten nach sich zieht.
Der Flächenbedarf in der Produktion
ist zu einem wichtigen Kriterium für
zukünftige Fertigungslinien geworden.
Und ein Pluspunkt von Diodenlasern
ist gerade der geringe Platzbedarf von
nur etwa einem Fünftel in Relation zu
anderen Lasern der gleichen Leistungsklasse. Die Kompaktheit und
Robustheit des Diodenlasers erlaubt
es sogar, ihn bei Bedarf mobil einzu-
Der Diodenlaser genügt
sehr hohen Anforderungen an die Oberflächenqualität wie hier bei einer
Edelstahlspüle
i
HERSTELLER
Laserline GmbH
56218 Mülheim-Kärlich
Tel. 02630 964 0
Fax 02630 964-1018
www.laserline.de
setzen, was ganz neue Backup-Strategien ermöglicht. Für Wartungsarbeiten oder im Störungsfall kann er einfach komplett ausgetauscht und
ersetzt werden, sodass Wartung oder
Reparatur nicht in der Fertigungslinie,
sondern getrennt davon und ohne
Produktionsstillstand stattfinden können. Serviceeinsätze werden damit
deutlich flexibilisiert. ■
Dokumentennummer für diesen Artikel
@ unter www.blechinform.com: BF110038
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