Laserschweißen
Laserschweissen
Das Laserschweissen ist eine besondere Technik, die zum Verbinden von vorwiegend metallischen Materialien eingesetzt werden kann. Wie andere gegenwärtig verwendete Schweißverfahren, so basiert auch das Laserschweissen auf einer extremen Hitzeentwicklung, welche durch leistungsfähige Laserstrahlen erzeugt wird. Durch die permanente und extreme Erhitzung des Metalls kommt es auch bei diesem Verfahren zum Schmelzen des Materials. Der Schmelzvorgang macht das Metall flüssig, die zu verschweißenden Stoffe mischen sich. Nach der Rücknahme der hohen Temperaturen erkalten die Werkstoffe und es entsteht eine entsprechende Schweißnaht, eine feste Verbindung.
Das Laserschweißen ist in Fachkreisen ebenfalls als Laserstrahlschweißen bekannt und findet seinen Einsatzbereich überwiegend dort, wo metallische Bauelemente miteinander kombiniert werden müssen. Das Verschweißen unterliegt in diesem Zusammenhang ganz spezifischen Anforderungen. Diese bestehen darin, dass der Schweißvorgang in einem hohen Tempo erfolgen muss und die Schweißnähte dünn sein sollen. Darüber hinaus ist der sogenannte thermische Verzug beim Schweißen so gering wie möglich zu halten. Beim Verfahren des Laserschweißens werden keine zusätzlichen Schweißsubstanzen benötigt.
Die Umsetzung dieser effizienten und präzisen Schweißtechnologie basiert auf dem Einsatz eines speziellen Lasers. Der aus dem Gerät austretende Laserstrahl wird durch eine optische Vorrichtung genau auf die zu verschweißende Position ausgerichtet. Dies führt dazu, dass die zu verbindenden Materialflächen, die fachlich exakt als Stoßkante oder Fugenstoß bezeichnet werden, genau vom Laserstrahl berührt werden. Diese Stelle ist der sogenannte Brennfleck. In Abhängigkeit von der Genauigkeit des Brennflecks ergeben sich sowohl die Qualität der Schweißnaht als auch die Tiefe der Schweißverbindung in der jeweiligen Materialoberfläche. In der Regel ist der Brennfleck nicht größer als wenige Zehntel Millimeter. Dies ist die Voraussetzung dafür, dass die hervorgerufene Hitzeentwicklung erstaunlich groß ist.
Um Metalle durch das laserbasierte Schweißen miteinander komplettieren, werden sowohl das Lasertiefschweißen als auch das sogenannte Wärmeleitungsschweißen in der Praxis eingesetzt. Bei der Anwendung der Techniken werden jeweils variierende Stärken der Laserstrahlen genutzt.
Eine neuartige Variante, die sich beim Schweißen mit dem Laserstrahl bewährt hat, ist eine Technik, die insbesondere für Fertigung medizinischer Geräte, bei der Erstellung von Schweißverbindungen für die Mess- und Regeltechnik und für Produkte, die in der Raumfahrt- und Automobiltechnik benötigt wird. Diese innovative Methode wird auf der Basis einer Nd-YAG Schweißanlage umgesetzt. Diese Technologie gehört zu den lasergestützten Schmelzschweißarten und kann neben dem sogenannten Punkteschweißen ebenfalls für die Schweißverbindungen durch Nähte genutzt werden. Es handelt sich in diesem Zusammenhang um ein gepulstes Schweißverfahren, welches durch sogenannte gepulste Nd-YAG Festkörperlaser umgesetzt werden kann. Die Erzeugung einer Punktverbindung oder einer Schweißnaht erfolgen durch einen pusierenden Austritt der Laserstrahlen, wobei Frequenzen zwischen 1 bis 100 Hz wirkungsvoll sind. Durch dieses Pulsen kommt es zwischendurch immer wieder zum kurzzeitigen Erkalten des Werkstoffs, was zu besonders hochwertigen Schweißverbindungen beiträgt. Der Wärmeverzug ist bei diesem Verfahren nur minimal.
In der Medizin wird diese effiziente Erzeugung von Schweißnähten bevorzugt, wenn es um die Herstellung verschiedener technischer Hilfsmittel wie Doppelkanülen, Verbindungen an Endoskopen oder sogenannten Steinextractoren geht.
Die Vorzüge dieser ausgereiften Schweißtechnik zeigen sich in der Qualität der erzielten Verbindungen. Diese sind gekennzeichnet durch fehlende Russablagerungen und es treten keine Beeinträchtigungen durch Oxide auf. Diese Beschaffenheit lässt sich durch den Einsatz von chemischen Substanzen wie Stickstoff und Argon erreichen.