Laserschweißen Dicke & Geschwindigkeit Tabelle

Zuletzt aktualisiert:
23. Januar 2024

Inhaltsverzeichnis

Laserschweißen ist ein präzises und effizientes Verfahren zum Verbinden von Werkstoffen, insbesondere von Metallen, mit Laserstrahlen hoher Energiedichte. Das Verfahren wird für seine Fähigkeit geschätzt, starke Schweißnähte mit minimaler Verformung des umgebenden Materials zu erzeugen. Entscheidend für den Erfolg des Laserschweißens sind die Parameter, die den Prozess bestimmen: die Dicke des zu schweißenden Materials und die Geschwindigkeit, mit der das Schweißen durchgeführt wird. Diese Parameter werden sorgfältig kalibriert, um die Festigkeit und Integrität der Schweißnaht zu maximieren und gleichzeitig die betriebliche Effizienz zu optimieren.

Eine Tabelle für Laserschweißdicke und -geschwindigkeit ist ein wichtiger Leitfaden für Techniker und Ingenieure, der ihnen die notwendigen Informationen für die Auswahl der richtigen Schweißparameter je nach Art des Materials und der spezifischen Anwendung liefert. Durch Anpassung der Laserleistung, der Strahlqualität und der Schweißgeschwindigkeit kann der Anwender die Eindringtiefe und die Gesamtqualität der Schweißnaht steuern. Die Natur des Laserschweißens ermöglicht ein hohes Verhältnis von Tiefe zu Breite, was zu einer konzentrierten Schweißnaht mit begrenzter Wärmeeinwirkung auf das umgebende Material führt, wodurch die strukturelle Integrität der beteiligten Komponenten erhalten bleibt.

Diagramm für Laserschweißleistung, -dicke und -geschwindigkeit

Material1000 Watt1500 Watt2000 Watt
SUS (rostfreier Stahl)0,5 mm-3 mm0,5mm-4mm0,5mm-5mm
Fe (Eisen)0,5 mm-3 mm0,5mm-4mm0,5mm-5mm
AI (Aluminium)0,5mm-2mm0,5 mm-3 mm0,5mm-4mm
Cu (Messing)0,5 mm-3 mm0,5mm-6mm0,5mm-8mm
Verzinktes Blech0,5 mm-3 mm0,5mm-4mm0,5mm-5mm
Kohlenstoffstahl0,5 mm-3 mm0,5mm-4mm0,5mm-5mm

Rostfreier Stahl

Rostfreier StahlLaserleistung(W)Leistung(W)Geschwindigkeit(mm/s)Frequenz(kHz)Schwerpunkt(mm)
1mm5002680052
1,5 mm50034075052
2mm100060080052
2,5 mm100073070052
3mm100086072053

Aluminium

AluminiumLaserleistung(W)Leistung(W)Geschwindigkeit(mm/s)Frequenz(kHz)Schwerpunkt(mm)
1mm500480700201
1,5 mm1000560800201
2mm1000780800202
2,5 mm1000920800202
3mm15001150800202

Messing

MessingLaserleistung(W)Leistung(W)Geschwindigkeit(mm/s)Frequenz(kHz)Schwerpunkt(mm)
1mm1000900600303
1,5 mm15001100600304
2mm15001350500304
2,5 mm20001600500305
3mm20001850500306

Kupfer

KupferLaserleistung(W)Leistung(W)Geschwindigkeit(mm/s)Frequenz(kHz)Schwerpunkt(mm)
1mm1000650600300
1,5 mm1000850600300
2mm15001100500300
2,5 mm15001400500300
3mm20001750500300

Baustahl

BaustahlLaserleistung(W)Leistung(W)Geschwindigkeit(mm/s)Frequenz(kHz)Schwerpunkt(mm)
1mm500300500200
1,5 mm500370500200
2mm500480600201
2,5 mm1000600600201
3mm1000760700202

Verzinktes Blech

Verzinktes BlechLaserleistung(W)Leistung(W)Geschwindigkeit(mm/s)Frequenz(kHz)Schwerpunkt(mm)
1mm500320600200
1,5 mm500460600201
2mm1000600500202
2,5 mm1000800700203
3mm1000960650203

Grundlagen des Laserschweißens

Das Laserschweißen hat die industriellen Fügetechniken revolutioniert, denn es bietet Hochgeschwindigkeitspräzision und die Möglichkeit, eine Vielzahl von Materialien zu verbinden.

Laserschweißverfahren

Laserschweißen ist ein Hochenergie-Strahlschweißverfahren, bei dem ein Laserstrahl auf einen kleinen Bereich fokussiert wird, um eine Schmelzzone zu erzeugen. Die Energie des Strahls wird von den Materialien absorbiert, so dass sie nach dem Abkühlen schmelzen und miteinander verschmelzen. Mit dieser Methode können Materialien mit Geschwindigkeiten von bis zu 2 Zoll pro Sekunde für dünne Bleche wie z. B. 0,01 Zoll dicke Airbag-Zündergehäuse.

  • Wichtige Aspekte:
    • Strahlfokus: Konzentriert auf einen kleinen Punkt, um hohe Temperaturen zu erreichen.
    • Materielle Interaktion: Absorbiert Laserenergie, was zu Schmelzen und Verschmelzen führt.
    • Geschwindigkeit und Dicke: Die Schweißgeschwindigkeit und die anwendbare Materialstärke hängen von der Laserleistung und den Materialeigenschaften ab.

Arten von Lasern zum Schweißen

Bei der Auswahl eines Lasers zum Schweißen hängt die Wahl von der Art des Materials und der erforderlichen Präzision ab.

  1. Kontinuierliche Wellenlaser (CW-Laser): Geben einen konstanten Laserstrahl ab und eignen sich für tiefe Schweißnähte und Hochgeschwindigkeitsschweißen. Üblich für Materialien bis zu einer Dicke von 0,25 Zoll und mehr.
  2. Gepulste Laser: Emittieren Laserenergie in Pulsen und werden bevorzugt für die präzise Kontrolle der Schweißtiefe in dünnen Materialien eingesetzt.
  • Gemeinsame Laser:
    • Faserlaser: Bekannt für seine Flexibilität und Effizienz, wird im Allgemeinen beim Fein- und Hochgeschwindigkeitsschweißen verwendet.
    • CO2-Laser: Bietet ein tiefes Eindringen und wird traditionell für dickere und härtere Materialien verwendet.

Materielle Erwägungen

Beim Laserschweißen müssen sowohl die Beschaffenheit der zu verbindenden Materialien als auch deren unterschiedliche Dicke berücksichtigt werden. Diese Aspekte sind entscheidend für die Bestimmung der geeigneten Laserschweißparameter.

Metalle und Legierungen

Verschiedene Metalle und Legierungen haben unterschiedliche Eigenschaften, die sich auf die Absorption von Laserenergie auswirken - ein entscheidender Faktor beim Laserschweißen. Zum Beispiel, rostfreier Stahl wird aufgrund seiner günstigen Absorptionseigenschaften häufig mit dem Laser geschweißt. Andererseits werden stark reflektierende Materialien wie Aluminium erfordern bestimmte Lasertypen, wie z. B. Faserlaser, um effektiv schweißen zu können. Der Zusatz von bestimmten materielle Zusätze kann auch den Absorptions- und Schweißprozess beeinflussen.

Bereich der Materialdicke

Die Dicke des Materials wirkt sich direkt auf die erforderliche Laserleistung aus:

  • Für dünne Platten (<1,0 mm)Für die Bearbeitung dickerer Materialien ist eine geringere Laserleistung erforderlich, und die Parameter unterscheiden sich erheblich von denen, die für dickere Materialien verwendet werden.
  • Dickere Platten erfordern eine höhere Laserleistung, um Eindringtiefe und Festigkeit der Schweißnaht zu erreichen. Es besteht ein proportionales Verhältnis zwischen Dicke und Leistung:
Material DickeUngefähre Laserleistung
< 1,0 mmGeringe Leistung
1,0 mm - 5,0 mmMittlere Leistung
> 5,0 mmHohe Leistung

Es ist wichtig, die Parameter des Lasers einzustellen, wie z. B. die Schwingbreite und Schweißgeschwindigkeit, um den spezifischen Dickenbereich für optimale Ergebnisse zu erreichen.

Parameter des Laserschweißens

Die Auswahl der Laserschweißparameter ist entscheidend, um qualitativ hochwertige Verbindungen mit der erforderlichen Festigkeit und Präzision zu erzielen. Zu diesen Parametern gehören die Einstellung der Laserleistung, die Schweißgeschwindigkeit und die Fokusposition, die alle sorgfältig auf das zu schweißende Material und die Dicke abgestimmt werden müssen.

Einstellungen der Laserleistung

Beim Laserschweißen steigt die erforderliche Leistung mit der Dicke des Materials. Die folgenden Richtlinien können als Ausgangspunkt verwendet werden:

  • Materialien < 1,0 mm Dicke: Niedrigere Leistungseinstellungen.
  • Materialien > 1,0 mm Dicke: Möglicherweise sind höhere Leistungseinstellungen erforderlich.

Die Einstellung der Leistung ist wichtig, um ein Durchbrennen bei dünneren Materialien oder ein mangelndes Eindringen bei dickeren Materialien zu verhindern.

Geschwindigkeit beim Schweißen

Die Schweißgeschwindigkeit muss kalibriert werden, um gleichbleibende Ergebnisse zu gewährleisten:

  • Zu hohe Geschwindigkeiten können zu einem Mangel an Verschmelzung führen, während zu niedrige Geschwindigkeiten Verzerrungen oder übermäßige Wärmezufuhr verursachen können.
  • Die ideale Geschwindigkeit variiert, aber ein üblicher Anfangsbereich ist etwa 5 bis 10 m/min.

Mit zunehmender Materialstärke muss auch die Geschwindigkeit reduziert werden, um eine vollständige Durchdringung ohne Defekte zu gewährleisten.

Schwerpunkt Position

Die Fokusposition beeinflusst die Geometrie der Naht und die gesamte Schweißqualität:

  • Bei Baustahl wie S235JR kann eine Anpassung der Brennpunktposition das Schweißraupenprofil und den Einbrand erheblich verändern.
  • Eine optimale Brennpunktposition gewährleistet eine ausgewogene Energieverteilung, eine präzise Kontrolle über die Wärmeeinflusszone und ein angemessenes Verhältnis zwischen Tiefe und Breite der Schweißnaht.

Durch sorgfältige Einstellung dieser Parameter lassen sich beim Laserschweißen starke, präzise Verbindungen mit minimalem Materialverzug erzielen.

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