Laserschweißen

Alle thermischen Fügeverfahren nutzen Energie, um die Werkstücke aufzuschmelzen und sie zu verbinden. Einst war das Schmiedefeuer die einzige Energiequelle dafür. Später ersetzte der Gasbrenner die Feuerstelle.
Das Autogenschweißen zählte zu den ersten Schweißverfahren. Eine Gasflamme schmolz die beiden Metalle und den Zusatzwerkstoff auf. Die Schmelze erstarrte wieder und hinterließ die Schweißnaht. Heute kommen im Oldtimerbereich zusätzlich MIG- und MAG- sowie WIG-Schweißen zum Einsatz. Hier stellt das Laserschweißen nur eine Ergänzung dar.

Der Laserstrahl bietet verschiedene Möglichkeiten, er kann an Werkstücken auf der Oberfläche Material auftragen oder tiefe Schweißnähte erzeugen. Die Wärmeleitfähigkeit des Werkstoffs begrenzt die maximale Nahttiefe. Die Nahtbreite ist immer größer als die Nahttiefe. Wenn die Wärme nicht schnell genug abfließen kann, steigt die Bearbeitungstemperatur über die Verdampfungstemperatur. Metalldampf entsteht, die Einschweißtiefe steigt sprunghaft an, und der Prozess geht ins Tiefschweißen über. Der Laserstrahl schmilzt das Metall dann nicht nur auf, sondern erzeugt auch Dampf. Wenn der Dampf abströmt, übt  er Druck auf die Schmelze aus und verdrängt sie teilweise. Das Werkstück schmilzt noch weiter auf. Ein tiefes, schmales, Dampf­ gefülltes Loch bildet sich; eine Dampfkapillare. Die Dampfkapillare ist von Metallschmelze umgeben. Wenn sich der Laserstrahl über die Fügestelle bewegt, bewegt sich die Dampfkapillare mit ihm durch das Werkstück. Die Metallschmelze umfließt die Dampfkapillare und erstarrt an der abgewandten Seite. Auf diese Weise bildet  sich eine schmale, tiefe Schweißnaht mit gleichmäßigem Ge­füge. Die Nahttiefe ist 10­mal größer als die Nahtbreite und kann bis zu 10 Millimeter betragen. An den schmelzflüssigen Wänden der Dampfkapillare wird der Laserstrahl vielfach reflektiert. Dabei absorbiert die Schmelze den Laserstrahl fast vollständig, und der Wirkungsgrad des Schweißprozesses steigt. Tiefschweißen zeichnet durch einen hohen Wirkungsgrad aus. Dank der hohen Effiziens ist die Wärmeeinflusszone klein und der Verzug gering. Das Verfahren wird angewendet, wenn z.B. an einem gerissen Motorblock, hohe Einschweißtiefen gefordert sind.

  • Genaue Energieeinwirkung in einem kleinen Bereich; daher geringe thermische Belastung und äußerst geringe Wärmeeinflußzone sowie äußerst geringer Verzug.
  • Schlanke Nähte und glatte Oberflächen; dadurch verringern sich Nacharbeiten.
  • Hohe Festigkeit bei geringem Nahtvolumen
  • Dünn- oder Dickwandigkeit; Materialstärke stellt keine Grenze dar.
  • Nur eine Seite der Fügestelle muss zugänglich sein.
  • Keine Anlassfarben auf der Rückseite der Werkstücke; Chrom bleibt erhalten.
  • Qualitätserhöhung des Werkstücks durch Wahl der Schweißzusatzwerkstoffe.
  • Fast alle Metalle verbindbar durch Wahl der Schweißzusatzwerkstoffe.
  • Unzugängliche Fügestellen werden bis 250 mm durch den Laser überbrückt; Focuslage.
  • Der Laserstrahl schweißt berührungslos und übt keine Kraft auf das Werkstück aus.