Laserschweißen mit mobilem Vakuum

Im Dickblechbereich werden konventionell meist Lichtbogenverfahren eingesetzt. Bei Bau- und Feinkornbaustählen findet meist das Unterpulver (UP) Schweißen Anwendung. In diesem Fall spielen die schweißprozessbedingt ins Bauteil eingebrachte Wärme sowie die Kosten für Energie- und Schweißzusatzwerkstoffe eine untergeordnete Rolle.

Bei hochlegierten – oder Nickelbasiswerkstoffen kommt es jedoch aufgrund hoher Energieeinbringung oft zu Heißrissen, daher werden hier vermehrt geregelte Kurzlichtbögen eingesetzt. Diese weisen eine im Vergleich zum UP-Schweißen geringe Produktivität und Abschmelzleistung auf.

Bei allen Lichtbogenverfahren müssen großvolumige Schweißnahtvorbereitungen an den zu verschweißenden Bauteilen vorgesehen werden. Im konventionellen Fall erfolgt dabei eine doppel-V förmige Vorbereitung, bei 50 mm dicken Blechen wird diese Vorbereitung nach Lehrbuch mit 22 Lagen gefüllt.

Auch hier bietet das Laserstrahlschweißen im Vakuum eine wirtschaftliche Alternative. Der Vorteil dieser Modifikation des Laserstrahlschweißens liegt in der herabgesetzten Verdampfungstemperatur, was die Temperatur im Schmelzbad und dadurch auch dessen Größe reduziert. Die Folge ist eine stabilere Dampfkapillare, die die durch den Laserstrahl eingebrachte Energie besser in der Tiefe des Werkstücks umsetzen kann. Im direkten Vergleich zwischen dem Laserstrahlschweißen im Vakuum und an Atmosphäre bleibt das Schmelzbadvolumen dabei ungefährt gleich.

Aufgrund der möglichen hohen Einschweißtiefe eignet sich das Verfahren besonders für Dickblechanwendungen, denn auch große Blechdicken können in einer Lage verschweißt werden.

Da große Blechdicken in der Regel auch große Bauteile bedeuten, ist das stationäre, kammerbasierte LaVa-Verfahren für den Anwendungsbereich dicker Bleche eher ungeeignet. Aus diesem Grund wurde das Lasertrahlschweißen mit mobilem Vakuum entwickelt. Dabei bewegt sich eine kleine Vakuumkammer mit dem Schweißprozess mit und erzeugt das Vakuum nur unmittelbar um die Schweißstelle. Zwischen Werkstück und Vakuumkammer schirmt eine dynamische Dichtung den Schweißprozess von der Atmosphäre ab. Um eine wurzelseitige Verbindung zur Atmosphäre zu verhindern, kann sowohl mit einer Badsicherung, als auch mit einer Wurzelschweißung gearbeitet werden.

In der mobilem Vakuumkammer werden Drücke von ca. 15 mbar erreicht, bei 12 kW Laserstrahlleistung können somit 40 mm dicke Bleche einlagig prozesssicher gefügt werden.

Besonders bei großen Blechdicken ist Fertigungsbedingt immer mit Toleranzen zu rechnen. Der üblicherweise für das Laserstrahlschweißen erforderliche technische Nullspalt kann daher in der Regel nicht erreicht werden. Besonders beim Laserstrahlschweißen mit mobilem Vakuum musste demnach eine Lösung für diese Problematik gefunden werden.

Die einfachste Herangehensweise ist in diesem Zusammenhang die Verwendung einer angepassten Strahloszillation. Mit dieser können Spalte einer Weite von 0,5 mm sicher und reproduzierbar überbrückt werden. Dabei ist es nicht erforderlich die Kanten zu überfräsen, ein einfacher Säge- oder Brennschnitt ist als Schweißnahtvorbereitung völlig ausreichend.

Wenn die Spalte eine Weite von ca. 0,5 mm überschreiten, muss Schweißzusatzmaterial zugeführt werden, um den Fügespalt aufzufüllen. Zu diesem Zweck entwickelt die LaVa-X GmbH eine Möglichkeit Schweißdraht in die mobile Vakuumkammer zu führen.

Gerne zeigen wir das Potenzial des Verfahrens an Ihrem Anwendungsfall.

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