Technologie
Vakuum-Laserschweißen vs. Schutzgasschweißen
Laserschweißen unter Schutzgas (Argon)
In vielen herkömmlichen Verfahren wird ein Inertgas (oft Argon) verwendet, um das Schmelzbad vor Oxidation zu schützen.
Dieses Verfahren hat jedoch mehrere Einschränkungen:
Höherer Energieverbrauch:
Argon absorbiert einen Teil der Energie und stört die Wärmeübertragung. Um die gleiche Eindringtiefe zu erreichen, muss die Laserleistung erhöht werden.
Bildung metallurgischer Defekte:
Trotz Schutz können Gasblasen im Schmelzbad eingeschlossen werden → Auftreten von Porosität. In einigen Fällen können Reaktionen mit Argon auch Einschlüsse erzeugen.
Manchmal heterogene Schweißnaht:
Der Gasfluss kann die Schweißkavität (Keyhole) destabilisieren und Kontinuitätsdefekte in der Schweißnaht verursachen.
Auswirkungen auf die mechanischen Eigenschaften
- ✗ Das verbleibende Vorhandensein von Porosität oder Mikrorissen schwächt den geschweißten Bereich lokal.
- ✗ Diese Defekte wirken als Rissauslöser und reduzieren die statische mechanische Festigkeit (Zug, Biegung).
- ✗ Bei Ermüdung (zyklische Belastung) ist der Effekt noch ausgeprägter: Mikroporosität reicht aus, um vorzeitige Rissbildung auszulösen.
- ✗ Ergebnis: Die Schweißnaht kann eine geringere Festigkeit als das Grundmaterial aufweisen, mit erheblicher Leistungsstreuung.
Vakuum-Laserschweißen
Umgekehrt entfernt das in einer Vakuumkammer durchgeführte Schweißen vollständig Luft und Gase um die Verbindung:
Weniger Energie erforderlich → die gesamte Laserenergie wird auf das Werkstück übertragen.
Keine Porosität: vollständige Abwesenheit von eingeschlossenen Gasen im flüssigen Metall.
Keine Oxidation: ideal für Aluminium, Titan oder Edelstahl.
Perfekt homogene und regelmäßigere Schweißnaht.
Auswirkungen auf die mechanischen Eigenschaften
- Abwesenheit von eingeschlossenen Gasen → keine Porosität → keine Schwachstellen.
- Abwesenheit von Oxidation → sauberere und homogenere Metall-zu-Metall-Verbindung.
- Die Erstarrung ist regelmäßiger, was Eigenspannungen begrenzt.
- Hohe und stabile mechanische Festigkeit, oft nahe oder äquivalent zu der des Grundmaterials.
- Ausgezeichnete Ermüdungsbeständigkeit, da keine Rissauslöser vorhanden sind.
- Bessere Langzeitzuverlässigkeit.
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