Laserschweißen im Vergleich zu anderem Schweißen: Die vollständige Liste

In der sich ständig weiterentwickelnden Fertigungs- und Fertigungslandschaft ist Präzisionsschweißen eine äußerst gefragte Technik. In den letzten Jahren hat sich das Laserschweißen als Lösung der Wahl an die Spitze der Konkurrenz gesetzt. Da die Industrie ihre Produktionsprozesse optimieren möchte, ist die Bewertung der Stärken und Grenzen verschiedener Schweißtechniken von entscheidender Bedeutung.

In diesem Artikel beleuchten wir die Unterschiede zwischen Laserschweißen und herkömmlichen Schweißtechniken.

Was ist Laserschweißen?

Die Laserschweißen Prozess verwendet a konzentrierter Laserstrahl um zwei oder mehr Materialien selektiv zu schmelzen und miteinander zu verbinden. Bis auf einige handgeführte LaserschweißgeräteDie meisten Laserschweißverfahren sind CNC-gesteuert (Computer Numerically Controlled), was insgesamt zu einer höheren Präzision führt.

Ein wesentliches Konstruktionsmerkmal des Laserschweißens ist seine Fähigkeit, viel Energie auf einen einzigen Punkt zu bündeln und hohe Wärme in das Werkstück einzubringen im Bruchteil einer Sekunde. Der kurze Stoß hoher Wärmezufuhr führt zu einer tiefen Lasereindringung bei gleichzeitiger Minimierung der Wärmeeinflusszone (HAZ).

Arten von Laserschweißmaschinen

Das Laserschweißsystem kann je nach Laserquelle und Betriebsart in mehrere Kategorien eingeteilt werden.

Laserquelle

• Gaslaserschweißen – Verwendet ein CO2-Gasgemisch zur Verstärkung des Laserstrahls.
• Festkörperlaserschweißen – Verwendet einen Kristallkern zur Lichtverstärkung.
• Faserlaserschweißen – Spezialisierte Festkörperschweißtechnik unter Verwendung von Glasfaserkabeln.
• Diodenlaserschweißen – Verwendet Halbleiter zur Lichtverstärkung.

Laserbetrieb

• Konduktives Laserschweißen – Dabei wird die Oberfläche des Materials erhitzt und geschmolzen, bis es schmilzt.
• Schlüsselloch-Laserschweißen – Verwendet einen hochintensiven, fokussierten Laserstrahl, um Metall zu verdampfen und ein Loch im Material zu erzeugen.
• Gepulstes Laserschweißen – Der Laserstrahl schaltet sich schnell ein und aus und trifft impulsweise auf das Arbeitsmaterial. Verbraucht weniger Energie und reduziert die Wärmeeinflusszone.
• Kontinuierliches Laserstrahlschweißen – Der Laserstrahl bleibt während des gesamten Schweißvorgangs eingeschaltet. Wird hauptsächlich zum Schweißen dickerer Materialien verwendet.

Materialkompatibilität

Im Gegensatz zu herkömmlichen Schweißmethoden, die zum Erhitzen und Verschmelzen von Metallen auf elektrische Leitfähigkeit angewiesen sind, basieren Laser auf durch Licht erzeugter Wärme. Das heißt, Laser können Metalle und Nichtmetalle effektiv schweißen.

Hier sind einige der beliebtesten Laserschweißmaterialien.

Metallindustrie

• Kohlenstoffstahl
• Edelstahl
• Kupfer und Legierungen
• Aluminium und Legierungen
• Magnesium und Legierungen
• Nickel und Legierungen
• Titan
• usw.

Nichtmetalle

• Keramik (Aluminiumoxidkeramik)
• Polypropylen (PP)
• Polystyrol (PS)
• Polycarbonat (PC)
• Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS)
• Polymethylmethacrylat (PMMA)
• Polyethylenterephthalat (PET)
• Polybutylenterephthalat (PBT)
• usw.

Vorteile:

Die Vorteile des Laserschweißens sind zu viele, um sie aufzulisten. Hier sind einige ausgewählte, die für ein Unternehmen von größter Bedeutung sind.

• Höhere Qualität und Stärkere Schweißnähte
• Bessere Schweißnaht
• Schnelle Schweißgeschwindigkeit
• Energieeffizienter
• Einfache Automatisierung
• Größere Materialkompatibilität
• Kann unterschiedliche Materialien (Metalle und Nichtmetalle) schweißen

I. WIG-Schweißen

WIG-Schweißen (Wolfram-Inertgas-Schweißen) ist ein traditionelles reines Metallschweißverfahren, bei dem Folgendes zum Einsatz kommt: starke elektrische Ströme um das Werkstück zu erhitzen und zu schmelzen. Bei diesem Vorgang wird ein Lichtbogen durch zwei Elektroden geführt. Die erste Elektrode ist ein mit Isoliermaterial umwickelter Wolframstab für den Handgebrauch und die andere ist das Metallwerkstück.

WIG-Schweißgeräte können Gleichstrom (DC) und Wechselstrom (AC) zur Zündung des Lichtbogens verwenden.

Die Wolframelektrode ist von einer Gasdüse umgeben, die kontinuierlich Gas ausstößt Inertgas (Helium oder Argon) über dem Schweißbad. Während des Schweißvorgangs ist das Motelmetall anfällig für Oxidation. Daher muss ein Schutzgas eingesetzt werden, um die Schweißnaht frei von Verunreinigungen zu halten. Dieses Schweißverfahren wird auch als Gas-Wolfram-Lichtbogenschweißen bezeichnet (WIG).

Das WIG-Schweißen kann mit oder ohne Zusatzwerkstoff durchgeführt werden. Der Zusatzwerkstoff ist ein verträgliches Metall, typischerweise in Form eines Stabes, der langsam dem Schweißbereich zugeführt wird. Es füllt die Lücke zwischen den beiden Metallteilen und sorgt so für eine stärkere Verbindung.

Im Gegensatz zu anderen Lichtbogenschweißverfahren ist beim WIG-Schweißen kein Zusatzwerkstoff erforderlich.

Materialkompatibilität

Das WIG-Schweißen ist beschränkt auf Metall und Metalllegierungen.

• Stahl
• Edelstahl
• Aluminium
• Nickel
• Magnesium
• Kupfer
• Gold

Vorteile:

• Breite Metallkompatibilität
• Füllmaterial ist nicht erforderlich
• Kostengünstiges Schweißen
• Leicht zu lernen
• Hervorragend beim Schweißen dickerer Materialien

Klicken Sie hier für eine Vergleich von Laserschweißen und WIG-Schweißen.

II. MIG-Schweißen

MIG-Schweißen (Metall-Inertgasschweißen) ist eine Art des Metall-Schutzgasschweißens (GMAW), ähnlich zu TIG. Bei diesem Vorgang handelt es sich um ein Verbrauchsmaterial Füllmetalldraht fungiert als zweite Elektrode. Während der elektrische Strom durch die beiden Elektroden fließt, schmilzt das Zusatzmaterial und fließt in die Räume zwischen den beiden Werkstücken.

A Schutzgas (normalerweise Argon) bläst unerwünschtes verdampftes Metall weg und verhindert die Metalloxidation. Diese Schweißtechnik erfordert a kontinuierliche Zufuhr von Füllmaterial für gleichmäßige und präzise Schweißnähte.

Materialkompatibilität

MIG-Schweißen ist ideal für Metallplatten über einen Zoll dick.

• Aluminium
• Kohlenstoffstahl
• Edelstahl
• Metalllegierungen
• usw.

Vorteile:

• Schnellere Schweißgeschwindigkeit
• Saubereres Finish
• Kostenbewusst

Vergessen Sie nicht, zu lernen, wie Laserschweißen ist vergleichbar mit MIG-Schweißen.

III. SMAW

SMAW, oder Shielded Metal Arc Welding, ist ein Ableger des Gas-Metall-Lichtbogenschweißen Methode. Der Hauptunterschied zwischen den beiden traditionellen Schweißtechniken ist eine flussmittelbeschichtete abschmelzende Elektrode.

Im Gegensatz zum MIG-Schweißen, bei dem ein einfacher Metalldraht und ein Gasstrahl zum Einsatz kommen, kommt beim SMAW-Schweißen ein ... zum Einsatz Spezialelektrodenstab mit Flussmittelbeschichtung. Während der Lichtbogen die Elektrode erhitzt, verdampft die Flussmittelbeschichtung zu einem Schutzgas. Die Flussmittelabschirmung macht eine externe Gasflasche überflüssig und macht den Schweißprozess mobiler und vielseitiger.

Die Tragbarkeit und die integrierte Abschirmung machen SMAW zur perfekten Wahl für Unterwasser-Schweißen. Obwohl es sich um eine ältere Schweißtechnik handelt, wird sie immer noch häufig in der Pipeline-Herstellung, im Schiffbau und anderen Bauanwendungen eingesetzt.

Da die mit Flussmittel umhüllte Elektrode jedoch vergleichsweise kurz ist, Häufiger Austausch verringert die Gesamtschweißgeschwindigkeit.

Materialkompatibilität

Das Metallschutzlichtbogenschweißen wird hauptsächlich verwendet für Eisen Metalle.

• Kohlenstoffstahl
• Niedriger legierter Stahl
• Hochlegierter Stahl
• Edelstahl
• Gusseisen Kochgeschirr
• Sphäroguss

Vorteile:

• Tragbar und leicht
• Eingebaute Gasabschirmung
• Kostengünstige Lösung

Wir haben auch vorbereitet ein Vergleichsbeitrag zwischen Laserschweißen und SWAM.

IV. Elektronenstrahlschweißen

EBW (Elektronenstrahlschweißen) ist ein dem Laserschweißen ähnliches High-Tech-Schweißverfahren. Wie beim Laserschweißen ist es ein berührungsloses Schweißverfahren auf Energiedeposition aus der Ferne angewiesen. Die Elektronenquelle ist ein Wolframkern, der überhitzt wird, bis freie Elektronen von seiner Oberfläche abfließen. Diese losen Elektronen werden kondensiert und zu einem Elektronenstrahl beschleunigt, der eine außergewöhnliche Metalldurchdringung aufweist.

Ebenso wie das Laserschweißen übertrifft EBW die meisten herkömmlichen Schweißverfahren, da kein Zusatzwerkstoff zur Überbrückung der Lücke zwischen den Werkstücken erforderlich ist.

Trotz seiner zahlreichen Vorteile weist die Elektronen-EBW jedoch einen großen Nachteil auf. Elektronen sind so klein, dass sie bei einer Kollision mit Sauerstoff- oder Stickstoffatomen (Hauptbestandteile der Luft) gestreut werden und den Strahl defokussieren.

Materialkompatibilität

EBW ist mit Nichtmetallen und flüchtigen Metallen unverträglich hoher Dampfdruck (Kalzium, Zink, Magnesium usw.).

• Kohlenstoffstahl
• Edelstahl
• Aluminiumlegierungen
• Nickellegierungen
• Kupferlegierungen
• Titan

Vorteile:

• Schweißen unterschiedlicher Materialien (zwei verschiedene Metalle)
• Kein Füllmaterial erforderlich
• Kein Risiko einer Metalloxidation
• Hochpräzise Schweißanwendungen
• Hervorragende Schweißnaht

Vielleicht möchten Sie es wissen Was ist der Unterschied zwischen Laserschweißen und EBM??

V. Gasschweißen

Gasschweißen oder Oxy-Acetylene-Schweißen ist eine traditionelle Schweißmethode, die darauf beruht Gasverbrennung um Wärme zu erzeugen und das Werkstück zu schmelzen. Das Acetylengas ist der Brennstoff, der entzündet wird, und Sauerstoffgas sorgt dafür, dass die Flamme heißer und länger brennt.

Das Verhältnis von Sauerstoff zu Acetylen bestimmt die Temperatur und Art der Flamme.

• Aufkohlende Flamme – Mehr Acetylen, weniger Sauerstoff. (~5200°F oder 2900°C)
• Neutrale Flamme – Zu gleichen Teilen Acetylen und Sauerstoff. (~5600°F oder 3100°C)
• Oxidierende Flamme – Mehr Sauerstoff, weniger Acetylen. (~6000°F oder 3300°C)

Ähnlich wie bei den meisten Schweißverfahren wird beim Gasschweißen ein Füllstab verwendet, um die Lücke zwischen den Werkstücken zu füllen.

Gasschweißgeräte sind sperrig, da sie nicht nur eine, sondern zwei Gasflaschen erfordern. Trotz seiner ungünstigen Größe ist seine Beliebtheit als Schweißverfahren jedoch auf seine Tragbarkeit zurückzuführen. Es tauscht Schweißpräzision gegen Komfort und Tragbarkeit.

Während Acetylen ist das beliebteste Brenngas, weitere Optionen sind Butan, Wasserstoff und MAPP-Gas.

Materialkompatibilität

Gasschweißen ist mit den meisten Metallen kompatibel.

• Kohlenstoffstahl
• Edelstahl
• Aluminiumlegierungen
• Nickellegierungen
• Kupferlegierungen
• Gusseisen Kochgeschirr

Vorteile:

• Schweißen unterschiedlicher Metalle (Eisen und Nichteisen)
• Tragbare Schweißgeräte
• Kosteneffekt-Schweißprozess
• Nicht auf Strom angewiesen

VI. Hartlöten

Löten ist eine leichte Variation des Gasschweißverfahrens. Es verwendet ein Füllmaterial mit niedrigem Schmelzpunkt und somit verbraucht weniger Energie. Das Gasschweißen erfolgt bei hohen Temperaturen, die zum Schmelzen des Grundmetalls und des Zusatzwerkstoffs erforderlich sind. Im Gegensatz dazu schmilzt beim Hartlöten nur das Zusatzmetall, das wie ein Klebstoff zwischen den beiden Grundmetallen wirkt.

Das Zusatzmetall ist im Allgemeinen eine weichere Legierung des Grundmetalls. Hartlöten ist ein schöner Mittelweg zwischen Schweißen und Löten. Tatsächlich sehen Lötverbindungen aus Kupfer sehr ähnlich aus Lötung.

Materialkompatibilität

Gasschweißen ist mit den meisten Metallen kompatibel.

• Kohlenstoffstahl
• Edelstahl
• Aluminiumlegierungen
• Nickellegierungen
• Kupferlegierungen
• Wolfram
• Gusseisen Kochgeschirr
• Galvanisiertes Eisen

Vorteile:

• Treten Sie unterschiedlichen Materialien bei (Hier ist ein Beitrag zu Laserschweißen unterschiedlicher Metalle zur Erweiterung.)
• Niedertemperaturprozess
• Schneller Bonding-Prozess
• Verbinden Sie Metallteile unterschiedlicher Dicke

Klicken Sie hier, um weiterzulesen die Unterschiede zwischen Laserschweißen und Hartlöten.

VII. PFOTE

PAW oder Plasmalichtbogenschweißen ist eine einzigartige Technik, die kombiniert Gas- und Lichtbogenschweißverfahren. Mithilfe einer Wolframelektrode wird ein Lichtbogen erzeugt, der einen Inertgasstrahl zündet, typischerweise eine Mischung aus Argon oder Helium. Das Gas wird ionisiert (auf atomarer Ebene zerlegt). Wie bei den meisten Gas- und Lichtbogenschweißverfahren wird auch ein Füllmetall verwendet.

Zum Schutz des Schweißbades und zur Verstärkung des Plasmalichtbogens wird ein Sauerstoff-Schutzgas eingesetzt. Plasma ist mehrere Größenordnungen heißer als eine Gasflamme oder sogar Lichtbogenschweißen.

• Plasmabogen: 50,400 °F (28,000 °C)
• Lichtbogen: 9,930 °F (5,500 °C)
• Gasflamme: 5,600 °F (3,100 °C)
• Laserstrahl: >2,000 °F (>1,000 °C)

Es ist zu beachten, dass das Laserschweißverfahren hocheffizient ist und somit muss keine hohen Temperaturen erreichen. Ein Großteil der Lichtbogenwärme geht an die Umgebung verloren. Der Wärmeleistung beim Laserschweißen nicht mit herkömmlichen Schweißverfahren vergleichbar.

Materialkompatibilität

Gasschweißen ist mit den meisten Metallen kompatibel.

• Kohlenstoffstahl
• Edelstahl
• Aluminiumlegierungen
• Titan

Vorteile:

• Hervorragend im Präzisionsschweißen
• Ideal für tiefe Schweißnähte
• Vernachlässigbare thermische Verformung

Erfahren Sie mehr darüber Wahl zwischen Laserschweißen und PAW .

VIII. RSW

RSWoder Widerstandspunktschweißen ist ein elektrisch angetrieben Metallverbindungsprozess. Die beiden Hälften eines unedlen Metalls sind dazwischen angeordnet Elektroden. Ein starker elektrischer Strom wird durch die unedlen Metalle gepresst, während er von einer Elektrode zur anderen fließt.

Der elektrische Widerstand des Grundmetalls führt dazu, dass es sich erwärmt und mit der anderen Hälfte verschmilzt. Der Schweißnaht erstellt aus RSW ist unglaublich robust. Aufgrund der Natur dieses Schweißprozesses ist es jedoch möglich kann nicht für lange durchgehende Schweißnähte verwendet werden.

Die Fertigungsindustrie nutzt RSW selten für Hochleistungsanwendungen. Stattdessen beschränkt man sich meist auf das schnelle Ausbeinen dünne Bleche.

Materialkompatibilität

Das Widerstandspunktschweißen ist im Allgemeinen auf Metalle mit geringer elektrischer Leitfähigkeit beschränkt.

• Stahl
• Kupfer
• Aluminium
• Magnesium
• Titan

Vorteile:

• Starke Schweißverbindung
• Hochwertige Schweißnähte
• Schneller Schweißprozess
• Kostengünstiges Schweißen

Ich bin mir sicher, dass Sie sich jetzt schon fragen was besser ist, Laserschweißen oder RSW?

Vergleichsliste verschiedener Schweißverfahren

Das Laserschweißen ist eine der vielseitigsten Fertigungstechniken, die kleinen und mittleren Unternehmen zur Verfügung steht. Es ist unglaublich effizient und sehr einfach zu bedienen. Im Gegensatz dazu erfordern herkömmliche Schweißmethoden oft jahrelange Schulung und Kompetenzentwicklung.

Schweißverfahren wie MIG oder EBW eignen sich besser für dickere Materialien. Bei MIG gibt es jedoch Kompromisse bei der Schweißgenauigkeit, und EBW ist im Allgemeinen teurer als eine gleichwertige Laserschweißmaschine.

Laserschweißanwendungen können in dieser Tabelle nicht vollständig dargestellt werden. Auch wenn die meisten der genannten Schweißverfahren in der Automobilindustrie eingesetzt werden, ist das Laserschweißen das einzige, das zum Metall- und Nichtmetallschweißen eingesetzt werden kann.

Eine bessere Veranschaulichung der Laserschweißfähigkeiten besteht darin, ihre Vor- und Nachteile mit den verschiedenen Schweißverfahren zu vergleichen.

Fazit

Das Laserschweißen erfreut sich in den letzten Jahren langsam wachsender Beliebtheit.

Während herkömmliche Schweißmethoden für die meisten industriellen Anwendungen nach wie vor nützlich sind, hat das Laserschweißen ihre Mängel deutlich gemacht. Laserschweißen ist ein Alleskönner. In den meisten Anwendungen kann es herkömmliche Schweißmethoden übertreffen. Die einzigen beiden großen Nachteile des Laserschweißens sind seine mangelnde Tragbarkeit und seine eingeschränkte Kompatibilität mit dicken Metallplatten.

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