Was ist Laserschweißen, Vor- und Nachteile
Laserschweißen
Laserschweißen ist ein Schweißverfahren, bei dem ein Laserstrahl, der durch einen kohärenten monochromatischen Photonenstrom mit hoher Leistung fokussiert wird, als Wärmequelle verwendet wird. Dieses Schweißverfahren umfasst üblicherweise Dauerleistungs-Laserschweißen und Impulsleistungs-Laserschweißen. Der Vorteil des Laserschweißens besteht darin, dass es nicht im Vakuum durchgeführt werden muss. Der Nachteil ist jedoch, dass die Durchdringung nicht so stark ist wie beim Elektronenstrahlschweißen.
Laserschweißen ermöglicht eine präzise Energiesteuerung und ermöglicht so das Schweißen von Präzisions-Mikrogeräten. Es findet Anwendung bei vielen Metallen, insbesondere beim Schweißen einiger schwer schweißbarer und ungleicher Metalle.
Lasererzeugung: Wenn eine Substanz stimuliert wird, erzeugt sie einen Lichtstrahl mit genau der gleichen Wellenlänge, Frequenz und Richtung.
Eigenschaften des Lasers: gute Monochromatizität, gute Richtwirkung und hohe Energiedichte. Nach der Übertragung oder Fokussierung durch einen Reflektor kann der Laser einen Energiestrahl mit einem Durchmesser von weniger als 0,01 mm und einer Leistungsdichte von bis zu 1013 W/cm² erzeugen, der als Wärmequelle zum Schweißen, Schneiden, Bohren und für die Oberflächenbehandlung usw. verwendet werden kann. Zu den Materialien, aus denen Laser hergestellt werden, gehören Feststoffe, Halbleiter, Flüssigkeiten, Gase usw. Darunter werden Yttrium-Aluminium-Granat-(YAG)-Feststofflaser und CO2-Gaslaser hauptsächlich für industrielle Prozesse wie Schweißen und Schneiden verwendet.
Die Hauptvorteile des Laserschweißens sind:
(1) Laser können durch optische Verfahren wie Glasfasern und Prismen gebogen und übertragen werden. Sie eignen sich zum Schweißen von Mikrokomponenten und anderen Teilen, die mit anderen Schweißverfahren schwer erreichbar sind. Sie können auch durch transparente Materialien hindurch geschweißt werden.
(2) Hohe Energiedichte, die Hochgeschwindigkeitsschweißen, kleine Wärmeeinflusszonen und Schweißverformungen ermöglicht und sich besonders zum Schweißen wärmeempfindlicher Materialien eignet.
(3) Laser werden nicht durch elektromagnetische Felder beeinflusst, erzeugen keine Röntgenstrahlen, benötigen keinen Vakuumschutz und können zum Schweißen großer Strukturen verwendet werden.
(4) Isolierte Leiter können direkt geschweißt werden, ohne dass die Isolationsschicht vorher entfernt werden muss. Auch unterschiedliche Materialien mit großen Unterschieden in den physikalischen Eigenschaften können geschweißt werden.
Die Hauptnachteile des Laserschweißens sind: Die Ausrüstung ist teuer, die Energieumwandlungsrate ist niedrig (5 % bis 20 %) und die Anforderungen an die Verarbeitung der Schweißschnittstelle, Montage, Positionierung usw. sind sehr hoch. Derzeit wird es hauptsächlich zum Schweißen von Mikrogeräten in der Elektronik- und Instrumentenindustrie sowie zum Schweißen von Siliziumstahlblechen, verzinkten Stahlblechen usw. verwendet.