Erweiterung der Leistung beim Präzisionslaserschweißen auf 5 kW
Das ferngesteuerte Laserschweißgerät Coherent formt Schweißnähte und Konturen mit höchster Präzision und optimierter Wärmeeinbringung.
15. Juni 2023, Autor:Coherent
Angetrieben durch Anwendungen wie die Herstellung von Elektrofahrzeugen steigt der Bedarf an Lösungen zum Schweißen traditionell „schwieriger“ Werkstoffe wie Kupfer und Aluminium oder zum Verbinden unterschiedlicher Werkstoffe stetig an. Der 2019 eingeführte, geräuscharme FernschweißkopfCoherent bietet die präzise Energieverteilung und Einbrandtiefensteuerung, die für die erfolgreiche Herstellung solcher Schweißnähte erforderlich sind.
Der neue PH20 SmartWeld+ erweitert den Anwendungsbereich dieser bewährten Technologie auf Laser mit einer Leistung von bis zu 5 kW. Damit ist er mit einer größeren Bandbreite an standardmäßigen und abstimmbaren Ringmoden- (ARM) kompatibel, darunter Coherent FL CSM ARM,ARM FL CSM und PowerLine 1000/1500. In Kombination ermöglichen diese Technologien das hochpräzise und schnelle Schweißen von dünnen und dicken Materialien.
In welchen Bereichen zeigt sich die Intelligenz von SmartWeld+?
SmartWeld+ kombiniert eine optische Vorrichtung zur festen Strahlführung mit einem hochdynamischen Galvanometer-Abtastmodul (mit einer Geschwindigkeit von bis zu 4 kHz) und vereint so Geschwindigkeit und Präzision. Diese Funktion wird von einer komplexen Software gesteuert, die verschiedene vorprogrammierte Abtastmuster erzeugt. Diese „intelligenten“ Muster gehen weit über herkömmliche Strahlschwenkbewegungen hinaus und umfassen spiralförmige, elliptische und andere komplexe Formen.
Neben einer höheren Arbeitsleistung ermöglicht das System dank eines Software-Upgrades im PH20 SmartWeld+ eine dynamische Anpassung der Strahlbewegung (Musterausrichtung, Größe und Schwingungsfrequenz), um die vom Bildverarbeitungssystem gemessenen Abweichungen einzelner Werkstücke auszugleichen. In Verbindung mit einem ARM-Laser kann diese Strahlsteuerung synchron mit der schnellen, unabhängigen Leistungsmodulation im zentralen Strahl und im Ringstrahl erfolgen. Dies bietet ein bisher unerreichtes Maß an räumlicher und zeitlicher Kontrolle über die Art und Weise, wie die Laserleistung eingesetzt wird.
All diese Funktionen ergänzen sich gegenseitig und sorgen für eine gleichmäßigere Schweißqualität und Nahtabmessungen, während gleichzeitig die Anforderungen an die Teileausrichtung gelockert werden. Darüber hinaus wurde der Scanbereich des neuesten SmartWeld+ auf 50 x 50 mm erweitert, sodass der Rahmen unter Umständen nicht bewegt werden muss, was zu einem höheren Durchsatz führt.
bessere Schweißqualität
Es hat sich gezeigt, dass SmartWeld+ die Abmessungen und die Form der Schweißnaht präzise steuern und den Wärmeeintrag reduzieren kann. Die beiden folgenden Fotos zeigen beispielsweise einen Vergleich zwischen einer Schweißnaht, die mit einem herkömmlichen Multimode-Laser (fokussierte Spotgröße ca. 800 µm) erzeugt wurde, und einer Schweißnaht, die mit einem von SmartWeld+ gesteuerten Singlemode-Laser mit deutlich geringerer Leistung (fokussierte Spotgröße ca. 30 µm) erzeugt wurde.
Die von herkömmlichen Multimode-Pulslasern erzeugten Schweißnähte (links) weisen eine ungleichmäßige Tiefe und eine relativ große Wärmeeinflusszone auf, während die durch die Kombination von SmartWeld+ und einem Singlemode-Faserlaser erzeugten Schweißnähte (rechts) eine gleichmäßige Tiefe und Festigkeit sowie eine äußerst kleine Wärmeeinflusszone aufweisen.
Die von SmartWeld+ erzeugten Schweißnahtquerschnitte weisen eine gleichmäßigere rechteckige Form auf und sind um 40 % größer als bei herkömmlichen Verfahren. Gleichzeitig ist die von SmartWeld+ erzeugte Wärmeeinflusszone aufgrund des geringeren Gesamtenergieeintrags deutlich kleiner. Dadurch werden thermische Spannungen und die Rissbildung auf ein Minimum reduziert und die Schweißfestigkeit erhöht.
Zudem lässt sich durch den Einsatz einer Einmoden-Laserquelle der Fokuspunkt verkleinern, wodurch die Energiekonzentration erhöht wird. Dies verbessert die Prozessstabilität beim Schweißen von hochreflektierenden Werkstoffen wie Kupfer oder Aluminium. Diese Werkstoffe sind in der Regel schwer zu schweißen, insbesondere bei Verwendung von Infrarotlasern.
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