Laserschweißen ist eine Technologie, die einen Laserstrahl verwendet, um Materialien zu schmelzen und zu verbinden. Sie bietet die Vorteile einer hohen Energiedichte, lokaler Konzentration und geringer thermischer Einwirkung. Allerdings weisen verschiedene Materialien beim Laserschweißen unterschiedliche Schweißeigenschaften auf, die eng mit vielen Faktoren zusammenhängen. Im Folgenden werden einige Hauptfaktoren aufgeführt:
I. Laserparameter
1. Laserleistung: Wenn die Laserleistung zu gering ist, kann das Material nicht genügend Energie aufnehmen, um zu schmelzen, was zu einer unvollständigen Nahtbildung führt. Übermäßige Laserleistung kann zu Überhitzung, einer übermäßig großen wärmebeeinflussten Zone, der Bildung von Poren und Rissen führen und die Schweißqualität beeinträchtigen.
2. Fokusdurchmesser: Die Größe des Fokuspunkts kann die Konzentration und Streuung der Laserenergie steuern und somit die Schweißtiefe und die Nahtqualität beeinflussen. Je größer der Fokus, desto größer die wärmebeeinflusste Zone und desto flacher die Laserschweißnaht. Je kleiner der Fokus, desto konzentrierter die Laserenergie und desto tiefer die Schweißnaht.
3. Scangeschwindigkeit: Wenn die Scangeschwindigkeit zu hoch ist, kann die Laserenergie nicht vollständig fokussiert werden, was zu unvollständigen Schweißnähten führt. Wenn die Scangeschwindigkeit zu niedrig ist, kann dies zu übermäßigem Schmelzen und einer übermäßig großen wärmebeeinflussten Zone führen, was die Schweißqualität beeinträchtigt.
4. Laserstrahlmodus: Verschiedene Laserstrahlmodi haben Auswirkungen auf den Schweißeffekt. Beispielsweise hat der Laserstrahl im Gauß-Modus eine hohe Energiedichte und gute Fokussierungseigenschaften, wodurch er sich zum Schweißen kleiner Komponenten eignet. Laserstrahlen im topologischen Modus eignen sich zum Schweißen großer Flächen.
II. Materialeigenschaften
Ein zusätzlicher Punkt: Der Schmelzpunkt des Materials ist einer der wichtigen Faktoren, die das Laserschweißen beeinflussen. Geringe Laserleistung wird verwendet, wenn der Schmelzpunkt hoch ist, und hohe Laserleistung wird verwendet, wenn der Schmelzpunkt hoch ist. Dadurch kann eine höhere Schweißgeschwindigkeit und -effizienz erzielt werden.
2. Wärmeleitfähigkeit: Materialien mit hoher Wärmeleitfähigkeit können Wärme schneller an die Umgebung ableiten, wodurch die wärmebeeinflusste Zone reduziert, Verformungen minimiert und die thermische Einwirkung verringert wird. Im Gegenteil, Materialien mit geringer Wärmeleitfähigkeit führen während des Schweißens zu Wärmeansammlungen, wodurch die wärmebeeinflusste Zone vergrößert wird.
3. Wärmeausdehnungskoeffizient: Verschiedene Materialien haben unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten, die sich während des Schweißprozesses auf Dimensionsänderungen und die Entstehung von Spannungen auswirken können.
4. Materialdicke: Die Dicke des Materials beeinflusst die Eindringtiefe und die thermische Verteilung der Laserenergie. Dünnere Materialien werden leichter von Lasern durchdrungen, was zu schmaleren Schweißnähten führt, während dickere Materialien Laser mit höherer Leistung erfordern.
5. Reflexionsvermögen: Beim Schweißen von Materialien mit hohem Reflexionsvermögen müssen zusätzliche Maßnahmen ergriffen werden, z. B. die Verwendung geeigneter absorbierender Beschichtungen oder die Anpassung der Laserparameter, um die Absorption und Nutzung der Laserenergie sicherzustellen.
III. Steuerung des Schweißprozesses
1. Schweißgeschwindigkeit: Wenn die Schweißgeschwindigkeit zu hoch ist, kann dies zu einer schlechten Nahtqualität, einer unregelmäßigen Nahtform und einer Zunahme von Schweißfehlern führen. Wenn die Schweißgeschwindigkeit zu niedrig ist, kann dies zu übermäßigem Schmelzen, Überhitzung am Rand der Schweißnaht, Ausdehnung der wärmebeeinflussten Zone und zu Problemen wie Schweißverformung und Rissen führen.
2. Anpassung der Schweißleistung: Eine geeignete Laserleistung kann die Bildung und Stabilität des Schmelzbades gewährleisten, aber sowohl übermäßig hohe als auch niedrige Leistung können zu einer Verschlechterung der Schweißqualität führen.
3. Steuerung der Laserstrahlposition: Es ist sehr wichtig, sicherzustellen, dass der Laserstrahl genau innerhalb des Zielbereichs der Schweißverbindung positioniert ist. Eine falsche Positionierung des Laserstrahls kann zu unvollständigen Schweißverbindungen oder zum Schweißen an der falschen Position führen.
4. Schutzgasdurchflussrate: Die Steuerung der Schutzgasdurchflussrate ist von großer Bedeutung, um Oxidationsreaktionen zu reduzieren und Porosität zu verhindern.
5. Überwachung des Schweißprozesses: Die Überwachung und das Echtzeit-Feedback während des Schweißprozesses können den Bedienern helfen, potenzielle Probleme umgehend zu erkennen und entsprechende Anpassungen vorzunehmen.
IV. Umgebungsbedingungen
1. Temperatur und Luftfeuchtigkeit: Höhere Umgebungstemperaturen können dazu führen, dass die Temperatur um das Material herum ansteigt, der thermische Diffusionseffekt zunimmt, die wärmebeeinflusste Zone während des Laserschweißprozesses erweitert und zu Verformungen des umgebenden Materials führt. Eine Umgebung mit hoher Luftfeuchtigkeit erhöht den Oxidationsgrad im Schweißbereich, verringert die Absorptionsrate des Lasers und erschwert das Laserschweißen.
2. Sauberkeit der Umgebung: Während des Schweißprozesses können Verunreinigungen wie Staub und Verunreinigungen in der Umgebung die Übertragung des Laserstrahls und die Qualität des Schweißens beeinträchtigen. Verunreinigungen können die Streuung, Absorption und Reflexion der Laserenergie verursachen und die Schweißergebnisse beeinflussen. Daher ist es sehr wichtig, den Schweißbereich sauber und ordentlich zu halten.