Was ist Laserschweißen?
Laserschweißen ist eine fortschrittliche Technik, um zwei oder mehr Teile aus Thermoplasten und Metallen mithilfe eines hochfokussierten Laserstrahls im sichtbaren/infraroten Bereich zu verbinden. Das bei dieser Technik verwendete Lasersystem ist eine hochkonzentrierte Wärme-/Energiequelle mit der Fähigkeit, tiefe Laserschweißnähte zum Zusammenlöten der Metallteile zu erzeugen. Diese Laserschweißsystem wurde 1988 erfunden von Jones und seinem Team für eine industrielle Anwendung.
Der Wärmelaserstrahl ist sehr fokussiert, sodass andere Metallteile in der Nähe nicht beschädigt werden. Aufgrund dieser dünnen Fokussierung führt diese Technik zu makellosen und ästhetischen Schweißoberflächen. Darüber hinaus können beim Laserschweißen Teile mit sogar wenigen Millimetern geschweißt werden.
Die Technik ist bekannt für Präzisionsschweißanwendungen für diese hochpräzisen Merkmale.
Der Laserschweißprozess erfolgt schnell, da keine zusätzlichen Verbrauchsmaterialien zum Verbinden der Metalle erforderlich sind. Dieses zusätzliche Material wird jedoch häufig bei herkömmlichen Schweißtechniken wie MIG-Schweißen (Metall-Inertgas) und WIG-Schweißen (Wolfram-Inertgas) benötigt.
Die Laserschweißtechnik gilt für Metalle wie Aluminium, Stahl und Titan sowie für erlesene Metalle wie Silber und Gold. Mit seiner Fähigkeit, mit verschiedenen Metallen und Präzisionsfähigkeiten fertig zu werden, entwickelt diese Technik filigrane und hochpräzise Komponenten. Darüber hinaus lassen sich Laserschweißtechniken sehr gut in Anwendungen einsetzen, die für Menschen schwer zugänglich sind, dh kleine Zugangsbereiche.
All diese Funktionen sind viel einfacher zu verstehen, wenn man weiß, was in der Laserschweißmaschine passiert. Wie werden die Ergebnisse genau und fokussiert? Wie entsteht aus einem schmalen Balken eine so starke Bindung? Um ein solches Verständnis zu entwickeln, muss man tiefer in die technischen Details des Backend-Prozesses hinter dieser fortschrittlichen Laserschweißtechnik eintauchen.
Laserschweißtechnik
Die Laserschweißtechnik arbeitet in zwei verschiedenen Modi. Bei dem einen handelt es sich um den Stichlochschweißmodus, bei dem anderen um den leitungsbegrenzten Schweißmodus. Der Schweißmodus hängt vom Werkstückmaterial und der Leistungsdichte ab, mit der der Strahl auf das Werkstück trifft. Lesen Sie die folgenden Details, um die Merkmale dieser beiden Modi und ihre Unterschiede zu verstehen.
- Schlüsselloch-Schweißmodus
Hersteller bevorzugen das Stichlochschweißen, da es sich um einen Modus mit hoher Leistungsdichte handelt und die meisten Metalle perfekt mit einem Laserstrahl mit hoher Energiedichte schweißen. Diese hohe Leistungsdichte des Laserstrahls wird durch einen Schlüssellochmechanismus erfasst.
Die Schweißmaschine richtet sich zunächst genau auf das Werkstück, an dem die Verbindung erfolgen soll. Zu Beginn des Prozesses erzeugt die Lasermaschine einen hochdichten, erhitzten Laserstrahl. Beachten Sie, dass die Dichte nicht nur hoch genug ist, um das Metallwerkstückteil zu schmelzen, sondern sogar das Werkstückmaterial zu verdampfen. Wenn der Laser in das Werkstück eindringt und das Teil verdampft, entsteht ein kleiner Hohlraum, der sogenannte Schlüssellochhohlraum. Dieser Hohlraum wird durch den hochenergetischen fokussierten Strahl ionisiert und führt zur Plasmabildung, was den Prozess weiter unterstützt, indem es verhindert, dass Hohlraumwände kollabieren. Dieses Schlüsselloch wird mit dem anderen zu verbindenden Metall oder Teil durchquert. Ein hochintensiver Energiestrahl und die Erzeugung eines Plasmas verbinden schließlich zwei Teile und bilden eine Schweißnaht.
- Leitungsbegrenzter Schweißmodus
Dieser Laserstrahlmodus wird im Allgemeinen nicht oft verwendet, da er das Material nicht durchdringen kann. Der Laserstrahl hat in diesem Modus eine geringere Leistungsdichte, also keine Plasmaerzeugung. Aus diesem Grund wird der Strahl nicht ausreichend mit Energie versorgt, um tiefer in die Oberfläche einzudringen und eine tiefe Schweißnaht zu bieten. Daher wird dieser Lasermodus nur zur Herstellung komplizierter Oberflächenschweißungen verwendet und wird für Anwendungen bevorzugt, die hochpräzise Oberflächenverbindungen erfordern.
Was ist MIG-Schweißen?
MIG steht für Metal Inert Gas. Diese Technik wird oft als traditionelle Schweißtechnik bezeichnet. Beim MIG-Schweißen hilft ein elektrischer Strom und ein zusätzliches Verbrauchsmaterial, die zu schweißenden Werkstücke miteinander zu verbinden. Diese traditionelle Schweißtechnik war die erste erfunden in den 1940er Jahren zum Schweißen von Nichteisenmetallen.
MIG ist eine Unterart bzw. ein Unterprozess des GMA-Schweißens (Gas Metal Arc), bei dem die vorgesehenen Werkstücke mithilfe eines Schweißstroms und eines Zusatzwerkstoffs (zusätzliches verwendetes Metall) zusammengefügt werden. Das bei dieser Art des Schweißens verwendete Gas ist entweder ein Inertgas, Helium, Argon, Stickstoff oder eine Kombination davon.
Diese Schweißtechnik eignet sich am besten für Nichteisenmetalle wie Kupfer, Titan, Magnesium und deren Legierungen. Dank der Fortschritte funktioniert es jedoch auch für einige andere Metalle, beispielsweise Aluminium.
Dieses traditionelle Schweißverfahren erfordert vom Schweißer angemessene Vorsichtsmaßnahmen und Sicherheitsverfahren, um einen sicheren Schweißprozess zu gewährleisten. Die zu schweißenden Metalle verursachen keine große Verschmutzung auf der Oberfläche; Daher ist das geformte Werkstück oft ordentlich und sauber, jedoch nicht mehr als das Finish des Laserschweißens. (Einen detaillierten Vergleich zwischen Laser und MIG finden Sie weiter unten im Artikel).
Diese Schweißtechnik führt manchmal zu einem tieferen Eindringen oder unvollständigem Eindringen aufgrund von übermäßigen Stromflüssen.
Vielleicht wissen Sie jetzt etwas über den Schweißprozess, fragen sich aber vielleicht, wo dieses Inertgas im Schweißprozess verwendet wird. Wie verbindet ein Stromfluss zwei Metalle? Um die Details zu verstehen, tauchen wir tiefer in den technischen Prozess ein, der im Namen des MIG-Schweißens abläuft.
MIG-Schweißtechnik
Das MIG-Schweißen verbraucht viel Strom und Strom für seine erfolgreiche Anwendung am Werkstück. Zwischen einer negativen Kathode und einer positiven Anode tritt ein Kurzschlussphänomen auf. Das zusätzliche Verbrauchsmaterial, der Elektrodendraht, wirkt als positive Anode. Dabei wirkt das zu schweißende Grundmetall oder Werkstück als negative Kathode. Zwischen diesen beiden Schweißmaterialien entsteht ein Lichtbogen, der als Kurzschluss bezeichnet wird. Diese etablierte Elektrokunst hilft beim Schmelzen des Elektrodendrahtes (des zusätzlichen Füllmaterials). Dieses geschmolzene Material lagert sich dann zwischen den zu verschweißenden Werkstücken ab. Dieser geschmolzene Füllstoff wirkt nach dem Abkühlen und Erstarren als Bindemittel, was zur Verschmelzung zweier Werkstücke als Schweißnaht führt.
Das Inertgas wirkt hier tatsächlich als ein Schutzgas zum Schutz des Schweißbades. Es verhindert, dass das geschmolzene Füllmaterial mit dem Stickstoff oder Sauerstoff in der Umgebung oder in Metallbereichen reagiert. Angenommen, es wird kein schützendes Inertgas verwendet. In diesem Fall kommt es aufgrund der Reaktion zwischen Material und Sauerstoff zur Bildung von Löchern, die zu übermäßigen Spritzern führen, wodurch die Endbearbeitung des Werkstücks beeinträchtigt werden kann.
Laserschweißen vs. MIG-Schweißen: Tatsächlich sichtbare Unterschiede
Nachdem Sie bereits wissen, wie Laserschweißen und MIG-Schweißen funktionieren, lassen Sie uns die Hauptunterschiede zwischen diesen beiden kennen, um zu sehen, welches für welche Anwendung am besten geeignet ist. Nachfolgend haben wir zum besseren Verständnis eine Vergleichstabelle erstellt:
| Laserschweißen | MIG-Schweißen |
| Metalle können ohne vorherige Vorbereitung direkt geschweißt werden | Traditionelle und alte Technik |
| Geeignet für dünne Materialien mit <1 mm Dicke | Funktioniert gut für Metalle mit einer Dicke von >1 mm |
| Verleiht ein glattes und gepflegtes Finish | Gibt einen okayen Blick |
| Schnelle Schweißgeschwindigkeit | Relativ langsamere Schweißgeschwindigkeit |
| Erfordert keine zusätzliche Oberflächenreinigung | Erfordert eine Oberflächenreinigung, um ein ebenso gepflegtes Aussehen zu erhalten |
| Leicht zu bedienen | Komplexer Prozess und erfordert mehr Aufmerksamkeit |
| Kein zusätzliches Verbrauchsmaterial erforderlich | Benötigt zusätzlichen Verbrauch an Schweißzusatz |
| Verwendet hochkonzentrierten beheizten Laser | Verwendet elektrischen Strom zum Schweißen |
| Teures Verfahren | Vergleichsweise günstig |
| Gleich effizient für eine Vielzahl von Metallen | Empfohlen für Nichteisenmetalle, funktioniert gut für andere Metalle |
| Metalle können ohne vorherige Vorbereitung direkt geschweißt werden | Metalle müssen vorab von Hand gereinigt werden, um sie von möglichen Verunreinigungen zu befreien |
| Einsetzbar für Werkstücke in hängender oder senkrechter Lage | Es funktioniert nicht gut, wenn sich das Werkstück aufgrund der Flüssigkeit des schmelzenden Füllstoffs in einer vertikalen Position befindet |
| Hohes Schweißnahtverhältnis von Tiefe zu Breite | Niedriges Verhältnis von Tiefe zu Breite der Schweißnaht |
| Weniger Wärme- und Energieabgabe | Hohe Wärme- und Energieabgabe |
| Sichere Anwendung durch extrem fokussierten Laserstrahl | Kann aufgrund der Hitzeanfälligkeit gefährlich sein und Verbrennungen verursachen |
| Wenig bis keine Beschädigung des Werkstücks | Möglicher Werkstückverzug in der Wärmeeinflusszone durch Wärmeübertragung |
| Geeignet zum Schweißen von Luxusartikeln | Nur zum Herstellen allgemeiner Schweißnähte |
| Am besten an unzugänglichen Stellen verwenden | Am besten für offene Flächen |
In der obigen Tabelle vergleichen wir das Laserschweißen mit dem MIG-Schweißen. Durch diesen Vergleich können Sie besser verstehen, welchen Modus Sie für Ihre Schweißaufgaben verwenden sollten. Ein großer Nachteil des Laserschweißens besteht darin, dass es teuer ist. Beachten Sie jedoch, dass sich die Investition lohnt. Wenn das Werkstückmaterial jedoch mit dem MIG-Schweißen kompatibel ist, können auch gute Ergebnisse erzielt werden. Daher ist Laserschweißen keine gute Option, wenn der Preis wichtiger ist als die Endbearbeitung. Beim Schweißen komplizierter Materialien wie luxuriöser Ornamente führt die Verwendung des MIG-Schweißens jedoch nur zu einem schwachen und schlechten Finish. Treffen Sie die beste Entscheidung nach Ihrem Ermessen.
Vor- und Nachteile des Laserschweißens
Zweifellos handelt es sich beim Laser um eine fortschrittliche Schweißtechnologie, die jedoch Nachteile aufweist, denen oft nicht die gebührende Aufmerksamkeit geschenkt wird. Werfen wir einen Blick auf eine sichtbare Liste der Vor- und Nachteile dieser Technik:
Vorteile des Laserschweißens
Hier ist eine Liste der Vorteile des Laserschweißens:
- Es gibt ein ästhetisch ordentliches Aussehen
- Am besten geeignet für hygienische Anwendungen, wie z. B. medizinische Geräte
- Ergibt eine produktive und robuste Schweißnaht
- Hilfreich für den Einsatz an Orten, an denen Menschen nicht eingreifen können (für Menschen unzugängliche Bereiche)
Nachteile des Laserschweißens
Hier ist eine Liste der Nachteile des Laserschweißens:
- Teuer, da das Laserschweißsystem kostspielig ist
- Geringere Lückentoleranz
Vor- und Nachteile des MIG-Schweißens
Obwohl das MIG-Schweißen im Vergleich zum Laserschweißen eine ziemlich alte Methode ist, bringt es eine Reihe von Vorteilen mit sich. Werfen wir einen Blick auf die Vor- und Nachteile dieser Technik:
Vorteile des MIG-Schweißens
Hier ist eine Liste der Vorteile des MIG-Schweißens:
- Bietet solide und langlebige Schweißnähte
- Weniger Spritzer, wenn der Vorgang richtig durchgeführt wird
- Budgetfreundlich
Nachteile des MIG-Schweißens
Hier ist eine Liste der Nachteile des MIG-Schweißens:
- Anfällig für Verschmutzung und thermische Verformung
- Das Material erfordert reine Pflege
- Gefährlich durch Wärmeübertragung erfordert daher Schutz
Laser- oder MIG-Schweißen: Was ist besser?
Jetzt kommt der letzte Teil, und es ist schwierig, wenn Sie neu im Schweißbereich sind und nicht wissen, welchen Sie wählen sollen.
Bei der Auswahl einer Schweißtechnik empfehlen wir Ihnen, etwas tiefer in die Details einzutauchen und sich ein paar Fragen zu stellen:
- Welches Material wollen Sie schweißen?
- In welcher Anwendung wird das Werkstück eingesetzt?
- Sind Sie besorgt über das ästhetische Aussehen des Materials?
- Wie viel Budget haben Sie?
Sobald Sie eine Antwort auf diese Fragen erhalten, vergleichen Sie sie mit der oben bereitgestellten Differenztabelle zwischen Laser- und MIG-Schweißen. Wenn es sich bei dem Metall beispielsweise um eine Art Schmuck handelt, verwenden Sie Laserschweißen. Wenn das ästhetische Aussehen keine Rolle spielt und Sie ein kostengünstiges Verfahren wünschen, entscheiden Sie sich für das MIG-Schweißen. Tauchen Sie in ähnlicher Weise tiefer in die Details ein, recherchieren Sie Ihr Material, lernen Sie die Schweißverfahren kennen und wählen Sie entsprechend Ihren Bedingungen aus.
Schlussfolgerung
Laserschweißen und MIG-Schweißen sind zwei beliebte Schweißverfahren. Beides hat seine Vor- und Nachteile. Wenn Sie sich nicht sicher sind, welches Sie für Ihr Projekt wählen sollen, kontaktieren Sie uns für ein sofortiges Angebot. Baison ist einer der führenden Hersteller von Faserlasermaschinen in China. Wir können Ihnen bei der Entscheidung helfen, welche Schweißmethode für Ihre Anforderungen am besten geeignet ist.
