Dicke Bleche schnell schweißen

Im Rahmen des Verbundvorhabens HYBRILAS entwickelten Wissenschaftler am Laser Zentrum Hannover ein Verfahren, mit dem sich Aluminiumbleche mit einer Dicke von bis zu 12 mm einseitig fehlerfrei schweißen lassen. Dafür kombinierten sie einen Laserstrahl mit zwei Metallschutzgasbrennern.

Der Laser-Hybridschweißprozess kombiniert die Vorteile von Laserstrahl- und Metallschutzgasschweißen.

Der Laser-Hybridschweißprozess kombiniert die Vorteile von Laserstrahl- und Metallschutzgasschweißen.

Der ScanTracker des Precitec Schweißkopfes YW52 ermöglicht mit dem integrierten Scannerspiegel eine Pendelbewegung des Laserstrahls quer oder längs zur Vorschubrichtung. Die Wirkbreite der Laserstrahlung kann damit flexibel eingestellt werden. Die Schweißnahtbreite ist genau so breit wie nötig und erlaubt die höchstmögliche Schweißgeschwindigkeit. Das Fügeverfahren erreicht hohe Vorschubgeschwindigkeiten von 5 m/min bis 6 m/min. Mit dem Prozess können Spaltbreiten von bis zu 0,4 mm und Kantenversätze von bis zu 2 mm überbrückt werden. Im Bereich der Stahlwerkstoffe werden Bleche bis zu einer Dicke von 23 mm mit einer Geschwindigkeit von 1,5 m/min einlagig geschweißt.

Das neuartige Verfahren ist nicht nur enorm schnell, die Schweißnahtgeometrie ist zudem sehr schmal und der Verbrauch an Zusatzwerkstoff gering. Dabei ist die Qualität der Schweißnaht sehr gut. Im Vergleich zu konventionellen Verfahren sind die geringere Wärmeeinbringung und damit ein geringer Bauteilverzug weitere Vorteile des kombinierten Prozesses. Für den Hybridschweißprozess wird ein Festkörperscheibenlaser mit einer Ausgangsleistung von 16 kW eingesetzt.

Der Hybridschweißprozess erzeugt eine sehr schmale Schweißnaht an einem Aluminiumblech (oben im Querschliff, unten in Decklage).

Der Hybridschweißprozess erzeugt eine sehr schmale Schweißnaht an einem Aluminiumblech (oben im Querschliff, unten in Decklage).

Zwölfmal schneller als Metallschutzgasschweißen

Um ein Stahlblech mit einer Dicke von 30 mm zu fügen, sind beim konventionellen Schutzgasschweißen eine Heftnaht und etwa sechs Fülllagen notwendig. Beim Hybridprozess reichen dagegen zwei bis drei Lagen aus. Die erste Lage wird mittels Laserstrahl-MSG-Hybridschweißen erzeugt. Sie ersetzt die Heftlage sowie die ersten vier Lagen der herkömmlichen Lichtbogenprozesse. Anschließend werden in der Gegenlage eine oder zwei Fülllagen mittels MSG geschweißt. So lässt sich mit dem Hybridschweißprozess ein Bauteil mit einer Länge von 1,5 m laut Precitec innerhalb von einer Minute schweißen, während der konventionelle Prozess zwölf Minuten benötigt.

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