Laserstrahlschweissen von Dickblechverbindungen im Hochleistungsbereich - Ein Vergleich von CO_2-Lasern und Festkorperlasern hoher Brillanz

摘要

Neuste Festkorperlaser sind in Leistung und Strahlparameterprodukt in die Bereiche des CO_2-Lasers vorgedrungen. Dies hat die industriell maximal schweissbare Werkstuckdicke bei Baustahl auf 12 mm erhoht. Bei vergleichbaren Prozessparametern unterscheiden sich jedoch beide Lasertechnologien, abhangig von der Vorschubgeschwindigkeit v, hinsichtlich Durchschweisseignung und Nahtqualitat. Durchschweissungen mit dem CO_2-Laser zeichnen sich durch eine hervorragende Nahtgute an der Werkstuckoberseite, sowie eine geringe Parameterabhangigkeit bei hoher Prozesssicherheit bis zu einer Blechdicke von 16 mm aus. Beim Festkorperlaser ist die Nahtqualitat hingegen starker von den verwendeten Schweissparametern abhangig. Bei v = 1 m/min wird bei optimal gewahlter Leistung eine hervorragende Qualitat mit einer spritzerfreien Nahtwurzel erzielt. Fur Geschwindigkeiten grosser 1,5 m/min kann bei der Blechdicke 12 mm aufgrund von Dropping jedoch keine befriedigende Nahtqualitat mehr erzielt werden. Das unterschiedliche Prozessverhalten der beiden Strahlquellen liegt insbesondere am unterschiedlichen Absorptionsverhalten der Laserstrahlung auf einer inhomogenen stufenahnlichen Kapillaroberflache, die zu ortlich und zeitlich instationaren Absorptionsbedingungen fuhrt. Beim Festkorperlaser ist Absorptionsgrad bei senkrechtem Strahleinfall hoher als beim CO_2-Laser und der resultierende Ruckstossdruck der Verdampfung treibt die Schmelze vertikal entlang der Kapillarfront nach unten und fuhrt zu einer Unterstromung der Kapillare.