Was ist Laserauftragschweißen?

Laserauftragschweißen
Dieser Artikel behandelt die Grundlagen, Anwendungen und Vorteile des Laserauftragschweißens und hilft Ihnen bei der Auswahl der richtigen Laserauftragschweißmaschine.

Inhaltsverzeichnis

Von der additiven Fertigung und Komponentenreparatur bis hin zur Oberflächenbeschichtung und der Anpassung von Materialeigenschaften hat sich das Laserauftragschweißen zu einer Lösung der Wahl für Unternehmen entwickelt, die ihre Effizienz steigern, Abfall reduzieren und die Qualität ihrer Produkte verbessern möchten.

In diesem Artikel befassen wir uns mit den Grundlagen des Laserauftragschweißens und untersuchen dessen Anwendungen, Vorteile und wichtige Überlegungen bei der Auswahl der richtigen Maschine.

Was ist Laserauftragschweißen?

Laserauftragschweißen (auch Laserauftragschweißen genannt). Laserplattierung) ist ein fortschrittlicher Herstellungsprozess, der auf dem basiert Lasermetallabscheidung (LMD)-Technik. Diese Technologie verwendet einen Hochleistungslaserstrahl, um eine Metalloberfläche lokal zu erhitzen, während ein Zusatzmetall (dünner Draht oder feines Pulver) in die Oberfläche eingebracht wird, was zu einer Probeverbindung führt.

Laserauftragschweißen

Die Laserauftragung ist in erster Linie eine automatisierter Prozess Verwendung von CNC-Technologie (Computer Numerical Controlled), um die Vorschubgeschwindigkeit des Füllmaterials, die Intensität des Laserstrahls und den Weg des Laserkopfes zu steuern.

Das Verfahren wird in mehreren Bereichen eingesetzt industrielle Anwendungeneinschließlich Oberflächenbeschichtung (Laserauftragschweißen), Reparieren und Modifizieren von Teilen.

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Arten des Laserauftragschweißens

Das durch Laserauftragschweißen (LMD) gesteuerte Schweißen kann in zwei Hauptgruppen unterteilt werden.

  • Manuelles Laserauftragschweißen
  • Automatisches Laserauftragschweißen

I. Manuelles Laserauftragschweißen

Manuelles Auftragsschweißen Als Füllmaterial wird ein dünner Metalldraht verwendet. Die Drahtstärke reicht von 0.6 mm bis 0.15 mm. Eine hohe Laserleistung schmilzt die Werkstückoberfläche und den Metalldraht schnell auf, was zu schnellen und robusten Schweißnähten führt.

Ein Inertgasstrahl (üblicherweise Argon) wird verwendet, um die Schweißnaht vor der feuchten Umgebungsluft zu schützen. Die Qualität des manuellen Laserschweißens hängt vom Können des Schweißers ab. Erfahrene Schweißer können eine hohe Schweißgeschwindigkeit aufrechterhalten und gleichzeitig die Konsistenz während des gesamten Prozesses gewährleisten.

Das Drahtschweißen kann ungleichmäßig sein und nach dem Schweißen Mahlen, Mahlen, oder EDM (Bearbeitung elektrischer Entladungen) ist für eine sauberere Oberfläche erforderlich.

Manuelles Laserauftragschweißen

II. Automatisches Laserauftragschweißen

Beim automatischen Laserschweißen sind am Laserkopf zwei oder mehr Düsen angebracht. Sowohl die Düse als auch der Laserkopf bewegen sich entsprechend dem CNC-Steuerungssystem für gleichmäßige und präzise Schweißnähte.

Die Düsen sprühen pulverförmige Metallpartikel neben a Schutzgas (Inertgas) am Laserkontaktpunkt und schmilzt das Zusatzmetall, wenn es das Grundmaterial berührt. Da das Metallpulver extrem fein ist, entsteht eine Schweißnaht ohne Poren oder Hohlräume hohe Zugfestigkeit im Schweißnaht.

Die automatische Laser-Metallabscheidung wird üblicherweise zum Abdecken von Grundmetallen in anderen härteren Materialien verwendet bessere Kratz- und Korrosionsbeständigkeit.

Als kontinuierlicher Schichtaufbau auf dem Grundmaterial wird bezeichnet generative Fertigungs und ist ein Kernelement der Laserauftragschweißung. Schweißen ist nur ein kleiner Teil des LMD-Prozesses.

Laserauftragschweißen an einem Stahlzylinder

Wie funktioniert das Laserauftragschweißen?

Das Laserauftragschweißen ist ein komplexer Prozess, der vor dem Einschalten des Lasers viel Vorbereitungsarbeit erfordert.

Im Folgenden sind einige wichtige Schritte des Prozesses aufgeführt.

Schritt 1 – Oberflächenvorbereitung

Metallbarren und -barren sind mit schützenden Oberflächenbeschichtungen versehen. Bei diesen Beschichtungen handelt es sich typischerweise um Öle zum Rostschutz, zur Metallisierung oder im Fall von Aluminium um Oxide.

Sie müssen unerwünschte Verbindungen und Verunreinigungen vom Metall entfernen und die Oberfläche aufrauen. A rauere Oberfläche führt zu einer besseren Metallhaftung beim Schweißvorgang. Die mikroskopisch kleinen Unebenheiten und Hohlräume in der Oberfläche bieten hervorragende Ankerpunkte für die Anhaftung des geschmolzenen Zusatzmetalls.

Schritt 2 – Lieferung des Zusatzwerkstoffes

Der Cavalon Sentinel ist das AutoGyro-Premiummodell mit nebeneinander angeordneten Sitzen, verfügbar mit dem neuen hochmodernen und kraftstoffsparenden Rotax XNUMX iS-Motor. Füllermetal, typischerweise ein feines Metallpulver, strömt mit einem Inertgas (Stickstoff oder Argon) aus einer Luftstrahldüse. Das Inertgas verhindert Oxidation, bläst unerwünschte Oberflächenverunreinigungen weg und hält die Schweißnähte sauber und schlackenfrei.

Die Herstellung eines feinen und gleichmäßigen Metallpulvers ist ein teurer Prozess. Die Herstellung des Metallpulvers erfordert in der Regel mehr Aufwand als das Laserauftragschweißen selbst.

Daher verwenden viele Laserauftragsmaschinen eine dünner Metalldraht stattdessen. Der Metalldraht kann manuell oder automatisch über ein Motor- und Rollensystem neben dem Laserkopf zugeführt werden.

Es ist zu beachten, dass der Schweißzusatz derselbe wie das Werkstück zum Schweißen und ein anderer für die Oberflächenbeschichtung sein kann.

Schritt 3 – Lokalisierte Lasererwärmung

A Hochleistungslaserstrahl wird mithilfe eines präzisen CNC-Systems an die gewünschte Stelle gelenkt. Der Laser schmilzt die Werkstückoberfläche und den einströmenden Zusatzwerkstoff im Bruchteil einer Sekunde auf.

Diagramm zum Metalllaserauftragschweißen

Laserstrahlen geben eine feste Energiemenge in das Werkstück ein, die durch die Wattzahl der Laserquelle bestimmt wird Der Punktdurchmesser steuert die Ablagerungsfläche der Energie. Der Laserfleckdurchmesser ist die Größe des Laserkontaktpunktes mit dem Werkstück.

Eine größere Punktgröße bedeutet, dass die Energie stärker verteilt wird und das Aufschmelzen der Oberfläche länger dauert. Ein kleinerer Punktdurchmesser bedeutet hingegen, dass die gesamte Laserenergie auf einen winzigen Punkt konzentriert wird, was die Schmelzzeit verkürzt.

Eine kleinere Punktgröße bedeutet höhere Präzision und schnellere Schweißzeiten. Außerdem werden Materialverformungen minimiert, da die Wärme an einem einzigen Punkt konzentriert wird und keine überschüssige Wärme an die Umgebung abgestrahlt wird.

Schritt 4 – Schichten und mehrere Durchgänge

Das Laserauftragschweißen (LMD) ist nicht auf das Schweißen beschränkt und wird häufig auch für solche Zwecke eingesetzt Herstellung von Komponenten von Grund auf. Nach dem ersten Laserdurchgang macht der Laserkopf eine weitere Runde und trägt eine neue Materialschicht über der ersten auf. Dieser Vorgang wird wiederholt, bis die gewünschte Höhe erreicht ist.

Aussichten für generative Fertigungs, werden die Schichten fortgesetzt, bis ein vollständiges Teil erstellt ist. Im Gegensatz dazu sind beim Schweißen nur ein bis zwei Durchgänge (Schichten) erforderlich.

Die Schichtdicke und die Anzahl der Schichten helfen dabei, die Menge der Metallablagerung zu steuern.

Schritt 5 – Abkühlen und Erstarren

Da die Wärme lokalisiert ist, kühlt der Schweißbereich auch relativ schnell ab, fast unmittelbar nachdem sich der Laser von der Stelle entfernt hat.

Beim LMD-Verfahren wird Energie direkt an einem kleinen Punkt auf dem Werkstück aufgebracht. Durch den kleineren Kontaktpunkt wird die Energie effizienter genutzt und der Laser kann sich daher schneller bewegen.

Schnellere Laser bedeuten, dass insgesamt weniger Energie und Wärme in das Werkstück eingebracht wird. Weniger Wärmeeinlagerung bedeutet schnellere Abkühlung. Die schnelle Abkühlung bringt einen zusätzlichen Nebeneffekt mit sich: bessere Mikrostrukturen.

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7 Vorteile des Laserauftragschweißens

Das Laserauftragschweißen (LMD) ist das Ergebnis jahrelanger Forschung im Bereich der additiven Fertigungstechnologie. Jeder Aspekt des Laserauftragschweißens ist auf ein einziges Ziel ausgerichtet: eine Verbesserung gegenüber herkömmlichen Verfahren.

Hier sind einige der größten Vorteile, die das Laserauftragschweißen für den modernen Fertigungsprozess mit sich gebracht hat.

1. Schnellere Schweißzeiten

Hochleistungslaser schmelzen das Werkstück schnell auf und eine CNC-Steuerung bewegt den Laserkopf schnell von einem Punkt zum anderen, was zu unglaublich kurzen Schweißzeiten führt.

automatische Materialzuführung ermöglicht kontinuierliches Schweißen ohne Unterbrechungen im Prozess. Computergesteuertes Schweißen Außerdem werden Fehler minimiert und so noch mehr Zeit in der Produktion eingespart.

Verwaltung und Optimierung der verschiedenen Prozesse Parameter des Laserauftragschweißens kann die Schweißeffizienz verbessern und die Produktionszeit verkürzen.

2. Höhere Präzision und Kontrolle

Fast jede Maschine zum Laserauftragschweißen ist das automatisiert und computergesteuert, mit Ausnahme einiger Handheld-Modelle. Die hohe Präzision und Kontrolle ermöglichen komplexere Schweißungen bei schnellerer Geschwindigkeit.

Nur sehr wenige erfahrene Schweißer können mit der Genauigkeit und Präzision einer automatisierten Laserschweißmaschine mithalten.

3. Höhere Schweißqualität

Die feinen Pulverpartikel des Zusatzmaterials füllen den Spalt effizienter und führen zu einer stärkeren Schweißnaht. Da ist alles vorgemessen und computergesteuertDie Menge des abgeschiedenen Metalls ist genau so, wie sie benötigt wird, was bedeutet, dass das Schweißbad während des gesamten Prozesses konstant bleibt.

Darüber hinaus ist die Verwendung eines Intergasstrahl verhindert Schlackenbildung und Metalloxidation und bläst kleine verdampfte Metallpartikel weg.

Hochwertige Schweißnähte

4. Keine Verformung durch die Wärmequelle

Traditionelle Schweißverfahren Bringen Sie eine Menge unerwünschter Wärme in das Grundmaterial ein. Ein kleiner Teil der Wärme gelangt an die Schweißstelle, während der Rest in die Umgebung versickert und zu Metallverzug (Verzug) führt.

Das Laserauftragschweißen ist ein äußerst präziser Prozess, der Laserstrahl schmilzt nur einen kleinen Abschnitt des Werkstücks und nichts weiter. Tatsächlich ist das Verfahren so effizient, dass es häufig eingesetzt wird Vollflächige Schweißnähte da eine materielle Verzerrung nicht zu befürchten ist.

Oberflächenschweißen ist der Prozess, bei dem ein Material mit einem anderen Material (oder mehreren Materialien) beschichtet wird, um die Oberflächenveredelung und Verschleißfestigkeit zu verbessern.

5. Größere Materialkompatibilität

Das Schweißen wird deutlich schwieriger, je hochwertiger und seltener Materialien verwendet werden. Herkömmliche Verfahren funktionieren mit gängigen Materialien wie Eisen, Kupfer, Edelstahl und sogar Aluminiumlegierungen. Aber bei Spezialfällen mit harten Metallen wie Wolfram, flüchtigen Metallen wie Magnesium und weichen Metallen wie Gold haben Sie Schwierigkeiten.

Laser-Metallauftragschweißen unterstützt a Vielfalt aus Metallen, Legierungen und sogar einigen Keramiken. Mit LMD können Sie die folgenden Materialien schweißen.

Laser-Metallauftragschweißen zum Schweißen einer Gusseisenstruktur

6. Materialverschwendung reduzieren

Laserschweißen führt zu minimalem Materialabfall. Die Metallpulver werden dem Werkstück mit einer kontrollierten Vorschubgeschwindigkeit zugeführt, um eine Über-/Unterablagerung zu vermeiden. Im Gegensatz zum herkömmlichen Schweißen, bei dem Füllstäbe verwendet werden, werden beim Laserauftragschweißen durchgehende Metalldrähte und Pulverpartikel verwendet.

Es wird nur die erforderliche Menge an Zusatzwerkstoff verwendet, der Rest wird für die nächste Schweißung aufbewahrt.

7. Reduzierter Nachbearbeitungsaufwand

Da Laserauftragschweißen erzeugt sauberere Schweißnähte, oft müssen Sie nicht einmal welche durchführen Nachbearbeitung. Es ist nicht nötig, das Werkstück mit einer Drahtbürste zu reinigen, das überschüssige Schweißbad abzuschleifen oder Verformungen aus dem Schweißprozess auszugleichen.

Eine reduzierte Nachbearbeitung spart viel Zeit in der Produktion und steigert die Produktivität deutlich.

Anwendungen des Laserauftragschweißens

Im Folgenden finden Sie einen einfachen Chat, in dem die verschiedenen industriellen Anwendungen des Laserauftragschweißens erläutert werden.

BrancheAnwendung
AutomobilindustrieReparieren und Beschichten von Motorteilen, Getriebekomponenten usw.
MedizintechnikReparatur und Anpassung von Metallimplantaten.
Werkzeug- und FormenbauReparatur und Aufarbeitung alter, abgenutzter Werkzeuge, Formen und Matrizen.
Öl- und GasausrüstungReparatur und Herstellung von verwendeten Komponenten wie Bohrwerkzeugen, Ventilen und Pumpenkomponenten.
ElektronikfertigungReparatur und Modifikation empfindlicher elektronischer Komponenten und Verbindungen.
Wartung der Luft- und RaumfahrtReparatur und Herstellung von Komponenten wie Turbinenschaufeln, Motorteilen und anderen hochwertigen und komplexen Strukturen.
Luft- und RaumfahrtherstellungZum Aufbringen von Schutzschichten auf Komponenten, die Eigenschaften wie Verschleißfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Härte verbessern.

Aufgrund der hervorragenden Materialverträglichkeit des Laserauftragschweißens gibt es in der Industrie, insbesondere bei Herstellern, viele Einsatzmöglichkeiten. Für weitere Informationen können Sie unsere Experten kontaktieren, indem Sie auf die Schaltfläche unten klicken.

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Wie wählt man eine Laserauftragschweißmaschine aus?

Hier finden Sie eine Liste wichtiger Faktoren, die Ihnen bei der Auswahl der richtigen Laserauftragschweißmaschine zum Schweißen helfen.

1. Laserquelle

Laser-Metallauftragsträger Faser- und Diodenlaserquellen. Faserlaser Verwenden Sie teurere Komponenten und können Sie eine höhere Wattzahl erreichen.

Die Laserleistung bestimmt die maximale Wärmeentwicklung Ihrer Maschine. Sie benötigen Laser mit höherer Leistung, um die hohe Schmelztemperatur von Metallen wie Titan und Wolfram zu erreichen. 2-3 Kilowatt Laser sind Standard für Großserienproduktionen und decken die meisten Anwendungen ab.

2. Präzision und Kontrolle

Der Laserpunktdurchmesser bestimmt die Schweißgenauigkeit Ihrer Maschine. Die Geschwindigkeit des Laserkopfes, gemessen in mm pro Sekunde, bestimmt die Gesamtschweißleistung.

Sie wünschen sich einen möglichst kleinen Punktdurchmesser und die schnellste verfügbare Laserkopfgeschwindigkeit für maximale Produktionseffizienz.

3. Arbeitsbettgröße

Eine große Arbeitsbettgröße führt zu höheren Maschinen- und Versandkosten. Wählen Sie sorgfältig die passende Bettgröße entsprechend Ihren Bedürfnissen aus.

Wählen Sie die passende Arbeitsbettgröße.

4. Kühlsystem

Hochleistungslaser erzeugen viel Wärme, insbesondere im Bereich des Energieversorgungssystems. Wenn die Kühllösung nicht ausreicht, arbeitet Ihre Laserauftragschweißmaschine bei längeren Arbeitseinsätzen nicht mit voller Leistung.

5. Sicherheitsmerkmale

Zu den üblichen Sicherheitsmerkmalen gehören ein polarisierter Glasschutz, der das Laserbett abdeckt, eine Abzugshaube und Notaus-Steuerungen.

6. Schulung und Support für Bediener

Die Schulung der Bediener ist im industriellen Umfeld immer ein entscheidender Schritt. Am seriösesten Hersteller von Laserschweißmaschinen bieten kostenlose Online- und Vor-Ort-Schulungen an. Eine ordnungsgemäße Schulung verringert Sicherheitsrisiken und erhöht die Produktivität.

Häufig gestellte Fragen

1. Welche Materialien sind mit dem Laserauftragschweißen kompatibel?

Das Laserauftragschweißen ist mit fast allen Arten von Legierungen auf Kupfer-, Aluminium-, Titan-, Stahl-, Magnesium- und Nickelbasis kompatibel.

2. Wozu dient das Laserauftragschweißen?

Das Laserauftragschweißen wird zum Schweißen von Metallen, zum Reparieren beschädigter Metallteile, zum Beschichten weicherer Metalle und zur Herstellung von Teilen mittels additiver Fertigung eingesetzt.

3. Wie teuer ist das Laserauftragschweißen?

Manuelles Laserauftragschweißen mit Metalldrähte ist relativ günstig (<$ 8,000). Allerdings wird automatisiertes Schweißen verwendet Metallpulver ist deutlich teurer (> 100,000 US-Dollar).

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Zusammenfassung

Laser Metal Deposition (LMD) ist ein einzigartiges additives Fertigungsverfahren, das verschiedene Anwendungen ermöglicht, vom Schweißen über die Oberflächenbeschichtung bis hin zur vollständigen Teilefertigung. Diese Technik ist eine Komplettlösung für kleine und mittlere Unternehmen, die ihre Fertigungsarbeitslast automatisieren möchten. Es ist eine schnellere, präzisere und sicherere Möglichkeit, komplexe Teile zu schweißen.

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Sam Chen

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Ich bin der Gründer von Baison. Wir haben der Fertigungsindustrie dabei geholfen, ihre Produktivität und Kapazität mit unseren fortschrittlichen Lösungen zu steigern Faserlasersysteme für über 20 Jahre.

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