Was ist Laser-Tiefschweißen?

Beim Laser-Tiefschweißen wird ein kontinuierlicher Laserstrahl zum Verbinden von Materialien verwendet. Der metallurgische Prozess weist Ähnlichkeiten mit dem Elektronenstrahlschweißen auf. Die Energieumwandlung erfolgt durch eine „Kleinloch“-Struktur und durch Laserbestrahlung mit hoher Leistungsdichte, wodurch Material verdampft und kleine Poren bildet.

Dieses kleine, mit Dampf gefüllte Loch wirkt wie ein schwarzer Körper und absorbiert nahezu die gesamte Energie des einfallenden Strahls. Infolgedessen erreicht die Temperatur im Inneren des Hohlraums etwa 2500 Grad, was dazu führt, dass das den Hohlraum umgebende Metall aufgrund der Wärmeübertragung von der Außenwand des Hochtemperaturhohlraums schmilzt. Das kleine Loch ist mit Hochtemperaturdampf gefüllt, der durch die kontinuierliche Verdampfung des Wandmaterials unter Einstrahlung eines Lichtstrahls erzeugt wird. Die Wände sind von geschmolzenem Metall umgeben, das dann von festem Material umgeben ist. Dieser Prozess unterscheidet sich vom herkömmlichen Schweißen, da die Energie zunächst auf der Oberfläche aufgebracht und dann nach innen übertragen wird.

Der Flüssigkeitsstrom und die Oberflächenspannung der Wandschicht stehen im dynamischen Gleichgewicht mit dem kontinuierlich im Lochhohlraum erzeugten Dampfdruck. Der kontinuierliche Eintritt des Strahls in das kleine Loch sorgt für einen stabilen Fließzustand des Materials außerhalb des Lochs.

Das heißt, das kleine Loch und die die Lochwand umgebende Metallschmelze bewegen sich mit der Vorwärtsgeschwindigkeit des vorderen Strahls vorwärts, und die Metallschmelze füllt die nach dem Entfernen des kleinen Lochs verbleibenden Lücken und verdichtet sich entsprechend, wodurch die Schweißnaht entsteht. Alle oben genannten Prozesse laufen so schnell ab, dass die Schweißgeschwindigkeit leicht mehrere Meter pro Minute erreichen kann.

Das kleine Loch und das umgebende geschmolzene Metall bewegen sich mit dem vorderen Strahl vorwärts, sodass das geschmolzene Metall den Spalt füllen und die Schweißnaht bilden kann. Mit diesem Hochgeschwindigkeitsprozess können Schweißgeschwindigkeiten von mehreren Metern pro Minute erreicht werden.

Einer der Hauptvorteile des Laser-Tiefschweißens ist seine Fähigkeit, tief in das zu schweißende Metall einzudringen. Dadurch kann der Laser eine starke und dauerhafte Verbindung zwischen den Metallteilen herstellen, was zu einer Schweißung führt, die sowohl äußerst sicher als auch langlebig ist.

Ein weiterer Vorteil dieser Technik ist die Fähigkeit, ein breites Spektrum an Materialien zu schweißen, darunter Stahl, Aluminium und Titan. Darüber hinaus ist das Laser-Tiefschweißen äußerst vielseitig und kann zum einfachen Verbinden komplexer Formen eingesetzt werden.