Präzises Laserschweißen mit einer Leistung von bis zu 5 kW

Industrielle Schweißanwendungen, wie beispielsweise die Fertigung im Bereich der E-Mobilität, erfordern zunehmend das Schweißen schwer schweißbarer Metalle wie Kupfer und Aluminium oder das Verbinden unterschiedlicher Werkstoffe. Der präzise ferngesteuerte Schweißkopf Coherent SmartWeld+, der 2019 vorgestellt wurde, bietet eine exakte Energieverteilung und Kontrolle der Einbrandtiefe, die für die erfolgreiche Herstellung dieser Schweißnähte unerlässlich ist.

Der neue Schweißkopf PH20 SmartWeld+ erweitert den Anwendungsbereich dieser bewährten Technologie auf Laser mit einer Leistung von bis zu 5 kW. Dadurch ist er mit einer größeren Auswahl an Standard-Lasern mit einem Modus und optischen Lasern mit einstellbarem Rundstrahlmodus (ARM) kompatibel, darunter die Laser Coherent HighLight FL CSM ARM, HighLight FL CSM und PowerLine FL 1000/1500. Das Ergebnis ist die Möglichkeit, sowohl dünne als auch dicke Werkstoffe mit unübertroffener Präzision und hoher Geschwindigkeit zu schweißen.

Was macht die SmartWeld+-Lasertechnologie so intelligent?

Der SmartWeld+-Laserkopf erreicht diese Kombination aus Geschwindigkeit und Präzision durch die Verbindung einer festen Optik zur Strahlführung mit einem hochdynamischen galvanometrischen Scanmodul (Geschwindigkeit bis zu 4 kHz). Dieses wird von einer ausgeklügelten Software gesteuert, die verschiedene vorprogrammierte Scanmuster erzeugt. Diese „intelligenten“ Muster gehen weit über das herkömmliche Strahlschwingen hinaus und umfassen Spiralen, Ellipsen und andere komplexe Formen. Neben einer höheren Leistung ermöglichen die Softwareverbesserungen im PH20 SmartWeld+-System eine dynamische Anpassung der Strahlbewegung (Ausrichtung des Musters, Größe und Schwingungsfrequenz), um individuelle Abweichungen des Werkstücks, die vom Bildverarbeitungssystem gemessen werden, auszugleichen. In Kombination mit dem ARM-Laser lässt sich diese Strahlsteuerung mit einer unabhängigen Hochgeschwindigkeitsmodulation der Leistung des zentralen und des kreisförmigen Strahls synchronisieren. Dies ermöglicht ein beispielloses Maß an räumlicher und zeitlicher Steuerung der Laserleistung. All dies führt zu einer gleichmäßigeren Schweißnahtqualität und konsistenteren Nahtabmessungen und mindert gleichzeitig die Anforderungen an die Passgenauigkeit der Bauteile. Und dank des erweiterten Arbeitsbereichs von 50 x 50 mm kann das neueste SmartWeld+ in manchen Fällen die Bewegung des Portals überflüssig machen und so noch höhere Geschwindigkeiten erreichen.

Besseres Schweißen

Die Ergebnisse zeigen die Fähigkeit des SmartWeld+-Lasersystems, die Abmessungen und die Form der Schweißnaht präzise zu steuern und zudem die Wärmezufuhr zu reduzieren. Auf den beiden Fotos werden Schweißnähte eines herkömmlichen Multimode-Lasers (ungefähre Größe des fokussierten Punktes 800 µm) mit denen eines deutlich leistungsschwächeren Einmodenlasers (ungefähre Größe des fokussierten Punktes 30 µm) verglichen, der über das SmartWeld+-System gesteuert wird.

Ein herkömmlicher Multimode-Pulslaser erzeugt eine Schweißnaht mit ungleichmäßiger Tiefe und einer relativ großen Wärmeeinflusszone, während SmartWeld+ in Verbindung mit einem Einmoden-Faserlaser eine Schweißnaht mit gleichmäßiger Tiefe und Festigkeit sowie einer minimalen Wärmeeinflusszone erzeugt.

Das SmartWeld+-System erzeugt einen Schweißquerschnitt, der eher rechteckig und um 40 % größer ist als beim herkömmlichen Verfahren. Gleichzeitig entsteht dank der reduzierten Gesamtenergieaufnahme eine deutlich kleinere Wärmeeinflusszone. Das Ergebnis ist eine Minimierung der thermischen Belastung und der Rissbildung sowie eine allgemeine Erhöhung der Schweißnahtfestigkeit.

Darüber hinaus erhöht der durch eine Monomode-Quelle erzielte kleinere Strahlfokus die Energiekonzentration. Dies verbessert die Prozessstabilität bei stark reflektierenden Werkstoffen – wie Kupfer oder Aluminium –, die sich in der Regel nur schwer schweißen lassen, insbesondere mit Infrarotlasern.

Weitere Informationen zur SmartWeld+-Laserkopftechnologie .

Quelle:Coherent.com