Laser in der industriellen Fertigung Dipl.-Phys. Jan Hoffmann

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1 Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt Mecklenburg-Vorpommern GmbH Laser in der industriellen Fertigung Dipl.-Phys. Jan Hoffmann Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt Mecklenburg-Vorpommern Alter Hafen Süd Rostock Tel.: Fax: hoffmann@slv-rostock.de

2 Zusammenfassung Teil II Eigenschaften des Rohstrahls Strahlparameterprodukt SPP: SPP = w 0 0 typisches SPP: 1-25 mm*mrad Rayleighlänge z R : z R 2 ( w0 ) K Strahlqualitätskennzahl K: K ( w ( w ) 0 0 Gauß ) real w0 M 0 Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt Mecklenburg-Vorpommern GmbH 2

3 Zusammenfassung Teil II Strahlformung Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt Mecklenburg-Vorpommern GmbH 3

4 Zusammenfassung Teil II Strahldiagnose Qualitative Strahldiagnostik Einbrände in Papier und Kunststoffe: Quantitative Strahldiagnostik Messung mit Detektoren: Linienzoomoptik, 1:1 Integratoroptik, 1:1 Schweißoptik, 1:1 Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt Mecklenburg-Vorpommern GmbH 4

5 Zusammenfassung Teil II Strahlführung Spiegel Fasern Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt Mecklenburg-Vorpommern GmbH 5

6 Zusammenfassung Teil II Wechselwirkung Laserstrahl-Materie Wellenlänge Temperatur Polarisation Einfallswinkel Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt Mecklenburg-Vorpommern GmbH 6

7 Gliederung der Vorlesung 1. Einführung 2. Physikalische Grundlagen des Lasers 3. Lasertypen 4. Strahlführung/ -formung 5. Ausgewählte Bearbeitungsverfahren 5.1 Lasertrennen 5.2 Laserfügen 5.3 Oberflächenbehandlung 5.4 Lasermikrostrukturierung 5.5 Generative Laserverfahren / Rapid Prototyping Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt Mecklenburg-Vorpommern GmbH 7

8 Laser in der Materialbearbeitung Weltmarkt für Laserbearbeitungssysteme in Mrd. EUR 2008: 6,4 Mrd. EUR Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt Mecklenburg-Vorpommern GmbH 8 LSB 1.ppt

9 Einsatzbereiche des Lasers zur Materialbearbeitung Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt Mecklenburg-Vorpommern GmbH 9

10 Gliederung der Vorlesung 1. Einführung 2. Physikalische Grundlagen des Lasers 3. Lasertypen 4. Strahlführung/ -formung 5. Ausgewählte Bearbeitungsverfahren 5.1 Lasertrennen 5.2 Laserfügen 5.3 Oberflächenbehandlung 5.4 Lasermikrostrukturierung 5.5 Generative Laserverfahren / Rapid Prototyping Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt Mecklenburg-Vorpommern GmbH 10

11 Ausgewählte Anwendungen Laserstrahlschneiden Laserstrahlschneiden hat gegenwärtig den größten Anwendungsumfang von allen Lasertechnologien Vorteile: hohe Flexibilität hohe Schnittqualität kurze Fertigungszeiten hohe Wirtschaftlichkeit sehr dünne (µm-bereich) und sehr dicke (cm-bereich) Materialien können geschnitten werden Bearbeitung metallischer und nichtmetallischer Werkstoffe Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt Mecklenburg-Vorpommern GmbH 11

12 Ausgewählte Anwendungen Laserstrahlschneiden Strahlquellen: gegenwärtig hauptsächlich CO 2 und Nd:YAG zunehmend auch Faser- und Scheibenlaser CO 2 -Laser wegen hoher Leistung für große Blechdicken geeignet Nd:YAG Produkte geringerer Wanddicke Feinschneiden und Schneiden hochreflektierender Werkstoffe im gepulsten Betrieb Faserlaser / Scheibenlaser hohe Leistung ermöglicht große Blechdicken hohe Strahlqualität ermöglicht sehr feine Schnittfugen auch für Feinstbearbeitung geeignet (Grundmode) Auswahl der Strahlquelle erfolgt dabei nach den Kriterien Schnittqualität und Wirtschaftlichkeit! Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt Mecklenburg-Vorpommern GmbH 12

13 Laserstrahlschneiden Schematische Darstellung Schneidgas Laser Linse Düse Werkstück Schmelze + Dampf Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt Mecklenburg-Vorpommern GmbH 13

14 Laserstrahlschneiden berührungsloses und verschleißarmes Schneidwerkzeug hohe Schneidgeschwindigkeiten bei dünnen Blechen geringste Wärmeeinbringung rechtwinklige Schnittkanten geringer Schnittspalt kleinste Konturen schneidbar Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt Mecklenburg-Vorpommern GmbH 14 LSB 2.ppt

15 Einflussgrößen auf die Schnittqualität Laserstrahlparameter Leistung Wellenlänge Betriebsart (cw, gepulst) Strahldurchmesser Divergenz Polarisation Verfahrensparameter Fokuslage Prozessgase Gasart Gasdruck Gasreinheit Düsensystem Werkstoff Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt Mecklenburg-Vorpommern GmbH 15

16 f D Fokussieroptiken Reflektive Optiken (hohe Leistungen) Transmittive Optiken (niedrige Leistungen) D Laserschweißkopf Fa. Precitec Laserschneidkopf Fa. Precitec Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt Mecklenburg-Vorpommern GmbH 16 LSB 2.ppt

17 Schneiden I A) Schnittmuster (Rostocker Greif) aus einem Feinblech, rostbeständiger Chrom-Nickel-Stahl B) Schnittmuster (Boot) aus einem Feinblech, rostbeständiger Chrom-Nickel-Stahl C) Schnittmuster aus Holz Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt Mecklenburg-Vorpommern GmbH 17

18 Schneiden II A) Schnittmuster aus einem Grobblech (Wanddicke 10mm), unlegierter Baustahl Zuschnitt am Rohr B) Schnittmuster aus einem Polymermaterial (PMMA) Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt Mecklenburg-Vorpommern GmbH 18

19 Schneiden III In Abhängigkeit von der Art des verwendeten Schneidgases, die auch dem Schutz der Schneidoptiken vor Dämpfen und Spritzern dienen, unterscheidet man drei Prozessvarianten: Laserschmelzschneiden Laserbrennschneiden Lasersublimierschneiden Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt Mecklenburg-Vorpommern GmbH 19

20 Laserschmelzschneiden Laserschmelzschneiden Laser Schneidgas Schneidgasfunktion Einsatzgebiet Aufschmelzen des Werkstoffs Inertgas Stickstoff, Edelgase (bis zu 22 bar) Austreiben des aufgeschmolzenen Werkstoffs aus der Schnittfuge besonders für CrNi-Stähle oder Aluminium (oxydfreie, metallisch blanke Schnittkanten) Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt Mecklenburg-Vorpommern GmbH 20

21 Laserbrennschneiden Laserbrennschneiden Laser Schneidgas Schneidgasfunktion Einsatzgebiet Erhitzen des Materials auf Zündtemperatur Sauerstoff Verbrennung des Materials (zusätzliche Wärme durch exotherme Reaktion) Entfernung der der flüssigen Schlacke aus der Schnittfuge vorwiegend Baustähle Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt Mecklenburg-Vorpommern GmbH 21

22 Parameterabhängigkeiten beim Laserbrennschneiden Zusammenhang zwischen der Schneidgeschwindigkeit und der Strahlleistung Blechdicke Werkstoffe Sauerstoffreinheit unlegierter Baustahl unlegierter Baustahl 2 mm Blechdicke, 800 W, 2,5 bar Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt Mecklenburg-Vorpommern GmbH 22

23 Lasersublimierschneiden Lasersublimierschneiden Laser Schneidgas Schneidgasfunktion Einsatzgebiet Verdampfen des Werkstoffs Inertgas z.b. Stickstoff, Argon, Helium Ausblasen des verdampften Materials nichtmetallische Werkstoffe (Papier, Keramik, Holz, Kunststoffe) Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt Mecklenburg-Vorpommern GmbH 23

24 Laser-Schnittgeschwindigkeiten (2 kw) Schnittgeschwindigkeit [m/min] Baustahl Edelstahl Aluminium Stahl verzinkt Blechdicke [mm] Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt Mecklenburg-Vorpommern GmbH 24

25 Laserstrahlschneiden Industrielles Anwendungsspektrum bearbeiteter Werkstoff Acryle Textilien Glas Verbundwerkstoffe Karton, Papier Keramik Holz Kunstst., Folien NE-Metalle Stahl, Stahlleg Anwender in % Quelle: Stahl und Eisen 11/96 Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt Mecklenburg-Vorpommern GmbH 25 LSB 2.ppt

26 Schneiden IV Bei der Wahl optimaler Prozessparameterkombinationen erreicht man eine sehr hohe Qualität der Schnittkanten und - flanken. Dadurch ist es möglich, eine geringe Nacharbeit der Schnittfuge zu gewährleisten. Wesentliche Qualitätskenngrößen der Schnittfuge sind: die Größe und die Konstanz der Schnittfugenbreite die Rauhtiefe der Schnittflanken die Oxidation bzw. Verzunderung der Schnittflanken die Grat - bzw. Bartbildung an der Austrittskante die Winkligkeit der Schnittkanten Laserschneiden LINDE Video Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt Mecklenburg-Vorpommern GmbH 26

27 Schneiden V Beurteilung des Schneidergebnisses Schnittqualität Materialschädigung Reaktionsschichten Schnittfugenbreite Schnittflächenqualität EN ISO 9013 Eigenspannung Rechtwinklichkeits- o. Neigungstoleranz Risse Rautiefe (R Z5 ) Festigkeit Rillennachlauf (n) Temperaturwechselbeständigkeit Anschmelzung (r) Gefüge Auszug aus der DIN EN ISO 9013 (alt: DIN 2310) Bartbildung / Schmelztropfen Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt Mecklenburg-Vorpommern GmbH 27

28 Übersicht thermische Trennverfahren Thermisches Abtragen Gas Gasentladung Strahl Autogenes Brennschneiden Plasma Laser Brennfugen Lichtbogen mit O 2 Elektronenstrahl Brennbohren Lichtbogen mit Luft Ionenstrahl Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt Mecklenburg-Vorpommern GmbH 28

29 Thermische Trennverfahren Vergleich Schnittfugenbreite Blechdicke [mm] Brenn-/ Schmelzschneiden Laser Brennschneiden Autogen Schmelzschneiden Plasma Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt Mecklenburg-Vorpommern GmbH 29 LSB 2.ppt

30 Blechdicke Plasma Laser Autogen PLASMA AUTOGEN 1 [mm] 0,1 1,8... Präzision Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt Mecklenburg-Vorpommern GmbH 30

31 Anwendungsbereich DIN EN ISO /03 DIN EN ISO /03: Thermische Schneiden, Einteilung thermischer Schnitte (Geometrische Produktspezifikation und Qualität) Anwendungsbereich: Autogenes Brennschneiden: Plasmaschnitte: Laserstrahlschnitte: 3 bis 300 mm 1 bis 150 mm 0,5 bis 40 mm Autogen Plasma Laser Baustahl x x x CrNi-Stahl - x x Buntmetalle - x bedingt Kunststoffe / Holz / Textilien - - x Video NILA Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt Mecklenburg-Vorpommern GmbH 31

32 Laserstrahlbohren Allgemeines Prinzip: Schutzgas Werkstoff gezielt durch Laserstrahlung verdampfen und Schmelze mit Schutzgas austreiben Wichtige Bohrparameter: Strahldurchmesser im Brennfleck Schmelze Metalldampf Pulsdauer Pulsenergie Pulsfrequenz Schmelze Brennfleck Bearbeitbare Werkstoffe: Keramik, Diamant, Glas, Metalle, Kunststoffe, etc... Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt Mecklenburg-Vorpommern GmbH 32

33 Laserstrahlbohren: Verfahrensvarianten Einzelpulsbohren Durchbohren von dünnen Blechen mit einem Puls Perforieren von dünnen Folien Perkussionsbohren Abtragen von Schichten durch mehrfaches Pulsen Trepanierbohren Auslenken des Laserstrahls: z.b. durch Rotation der Optik Wendelbohren flächiger Materialabtrag in die Tiefe Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt Mecklenburg-Vorpommern GmbH 33

34 Laserstrahlbohren: Verfahrensvarianten Verfahren Ø Bohrloch [mm] Einzelpulsbohren Perkussionsbohren Trepanierbohren Materialdicke [mm] 0,02 1 < 3 mm 0,015-1 bis einige cm > 0,08 einige mm Wendelbohren > 0,06 bis einige cm Bemerkungen / Eigenschaften Aspektverhältnis 1 / 20 hohe Geschwindigkeit Aspektv. 1 / 50 Bohrachse ggf. winkelig zur Werkstoffoberfläche Bohren eines Startlochs Bewegung des Strahls entlang der Bohrlochgeometrie konische oder elliptische Geometrien möglich höchste Präzision kein Startloch erforderlich Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt Mecklenburg-Vorpommern GmbH 34

35 Laserstrahlbohren Längsschliff konisch trepanierter Bohrungen in 1,5 mm dickem Edelstahl (1.4301) a) Entlüftungsbohrungen in einem Spritzgusswerkzeug für CD-Rohlinge nach dem Bohren ohne Nachbearbeitung; b) Längsschliff einer Bohrung Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt Mecklenburg-Vorpommern GmbH 35

36 Gliederung der Vorlesung 1. Einführung 2. Physikalische Grundlagen des Lasers 3. Lasertypen 4. Strahlführung/ -formung 5. Ausgewählte Bearbeitungsverfahren 5.1 Lasertrennen 5.2 Laserfügen 5.3 Oberflächenbehandlung 5.4 Lasermikrostrukturierung 5.5 Generative Laserverfahren / Rapid Prototyping Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt Mecklenburg-Vorpommern GmbH 36

37 Einordnung in die Fertigungsverfahren nach DIN 1910 Teil 2 Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt Mecklenburg-Vorpommern GmbH 37

38 Beurteilung der Laserschweißneigung (Stähle) Werkstoffgruppe Allg. Baustähle Kaltzähe Baustähle Feinkornbaustähle Warmfeste Baustähle Schweißeignung Bei niedrigem Gehalt an Phosphor, Schwefel, Stickstoff (wegen Poren und Spritzerbildung) gut laserstrahlschweißgeeignet Im allgemeinen sehr gut Im allgemeinen sehr gut Bei C < 0,2 % im allgemeinen gut; bei C > 0,2 % ist Vorwärmung nötig Einsatzstähle Vergütungsstähle Werkzeugstähle Einsatzschicht muss vor dem Schweißen entfernt Einsatzstähle werden, dann gut Hoher C-Gehalt, Schweißeignung nur bei Vorwärmung bzw. nachfolgender Anlaßbehandlung Sehr hoher C-Gehalt (0,42% - 1,45%) nicht schweißgeeignet, (Versprödung der Naht) Automatenstähle Hoher Gehalt an Schwefel, Phosphor (bis 0,4%) und Blei (bis 0,3%) nicht schweißgeeignet, Heißrissgefahr, Porenbildung Nichtrostende Stähle a) ferritisch: gut schweißgeeignet b) austenitisch: gut schweißgeeignet c) martensitisch: nicht schweißgeeignet (Rissbildung in der Naht) Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt Mecklenburg-Vorpommern GmbH 38

39 Laserschweißen Laserschweißen hat eine hohe Bedeutung in der industriellen Fertigung! Anwendung vor allem bei metallischen Werkstoffen (z.b. unlegierte und niedriglegierte Baustähle, Aluminiumlegierungen) bei dünnen bis mittleren Blechdicken. Vorteile Laserschweißen: unterschiedliche Materialarten und -stärken schweißbar hohe Automatisierbarkeit, hohe Verfahrens- und Geometrieflexibilität hohe Schweißgeschwindigkeit hohe Schweißnahtqualität bei geringer Nacharbeit geringe thermische Werkstoffbeeinflussung werkstoffgerechte Steuerbarkeit der Energieeinbringung Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt Mecklenburg-Vorpommern GmbH 39

40 Laserschweißen Wärmeleitungsschweißen Schweißtiefe abhängig von Wärmeleitung Verhältnis Nahttiefe / Nahtbreite ~1 Tiefschweißen Schweißtiefe abhängig von Form der Plasmakapillare Verhältnis Nahttiefe / Nahtbreite 5-10 Voraussetzung: Strahlintensität hoch genug um laserinduziertes Plasma zu erzeugen Tiefschweißeffekt Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt Mecklenburg-Vorpommern GmbH 40

41 Wärmeleitungsschweißen Aufheizen des Werkstücks auf Temperaturen oberhalb der Schmelztemperatur, bei denen noch kein merklicher Dampfdruck auftritt Ausbildung des Schmelzbades Geometrie des Schmelzbades und damit auch die Einschweißtiefe sind durch die Wärmeleitung in das Werkstück bestimmt Anwendungsgebiete: Fügen dünner Werkstücke, wie Folien oder Drähte und Schweißen von Rohren durch Anschmelzen der konvergierenden Fügekanten im Einformbereich Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt Mecklenburg-Vorpommern GmbH 41

42 Tiefschweißen Aufheizen des Werkstücks über die Dampftemperatur, Ausbildung der Dampfkapillare (Keyhole) durch den Ablationsdruck des abströmenden Metalldampfes Erzielung großer Schachtverhältnisse (Nahttiefe/-breite ~ z R /w 0 ) von mehr als 10:1 Umströmung der Strahlkapillare durch das an der Vorderfront aufgeschmolzene Material Erstarrung der Schmelze hinter der Strahlkapillare zur Schweißnaht Funktion der Kapillare: Erhöhung der Absorption auch bei hochreflektierenden Metallen gleichmäßige Erwärmung der Naht über die gesamte Blechdicke Entlüftungskanal für Ausgasung, Vermeidung oder Verminderung der Porenbildung WW-Prozesse in der Dampfkapillare liefern Signale für die Prozessüberwachung Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt Mecklenburg-Vorpommern GmbH 42

43 Maschine und Optik - Strahlführung mit Spiegeloptik (CO 2 -Laser) CNC-Maschine hohe Anforderungen an Positioniergenauigkeit und Geschwindigkeit Führung des Laserstrahls mit Planspiegeln (CO 2 -Laser) aus Kupfer, wassergekühlt hohe Reflektivität für Licht des CO 2 -Lasers Fokussierung des Strahls mit Parabolspiegel aus Kupfer, wassergekühlt unempfindlicher gegen Schweißspritzer als Linse höher belastbar als Linse Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt Mecklenburg-Vorpommern GmbH 43

44 Vergleich Laserschweißnaht konventionelle Schweißnaht oben: Querschliff einer einlagigen Laserschweißnaht, unlegierter Baustahl, Blechdicke = 12 mm, CO 2 Laser unten: Querschliff einer konventionellen Schweißnaht (einlagige UP Schweißung) Laserschweißnaht zeigt wesentlich schlankere Kontur und schmalere Wärmeeinflusszone! Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt Mecklenburg-Vorpommern GmbH 44

45 UP-, Laserstrahl- und Elektronenstrahlschweißen im Vergleich v = 0,4 m/min P = 21 kw I = 700 A Schweißpulver: OP 121 TT Oerlikon v = 1,4 m/min P = 10 kw Prozessgas: Helium v = 4,2 m/min P = 10 kw Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt Mecklenburg-Vorpommern GmbH 45 LSB 2.ppt

46 Erforderliche Streckenenergie für verschiedene Schweißverfahren Streckenenergie [kj/cm] Gasschmelzschweißen Lichtbogenhand UP-Schweißen WIG-Schweißen Plasmaschweißen Laserstrahlschweißen Elektronenstrahlschweißen , , , , ,1 7,1 5 1,0 0 Quelle: LASER MAGAZIN 2/2001 Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt Mecklenburg-Vorpommern GmbH 46 LSB 1.ppt

47 Leistungsdichte verschiedener Schweißverfahren Laserstrahlschweißen Elektronenstrahlschweißen Plasmaschweißen WIG-Schweißen MAG-Schweißen Lichtbogenhandschweißen Nahtgeometrie MAG-Schweißen Plasmaschweißen Laserstrahlschweißen Elektronenstrahlschweißen Quelle: LASER MAGAZIN 2/2001 Leistungsdichte [W/cm²] Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt Mecklenburg-Vorpommern GmbH 47 LSB 1.ppt

48 Ausgewählte Anwendungen Laserstrahlschweißen Strahlquellen: Analog zum Laserstrahlschneiden gegenwärtig hauptsächlich CO 2 und Nd:YAG zunehmend auch hier Faser- und Scheibenlaser CO 2 -Laser hohe Leistung schlechte Absorptionseigenschaften Nd:YAG relativ geringe Leistung durch kürzere Wellenlänge bessere Energieeinkopplung in den Werkstoff Faserlaser / Scheibenlaser durch kürzere Wellenlänge bessere Energieeinkopplung in den Werkstoff hohe Leistung hohe Strahlqualität Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt Mecklenburg-Vorpommern GmbH 48

49 Einfluss der Strahlintensität auf die Einschweißtiefe Bei Überschreiten der kritischen Schwellintensität sprunghafte Zunahme der Einschweißtiefe Tiefschweißeffekt Die Intensitätsschwelle zur Bildung der Dampfkapillare liegt wegen der geringeren Absorption für CO 2 - Laserstrahlung etwa um den Faktor 2 bis 3 über den Werten für 1 µm-laserstrahlung. Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt Mecklenburg-Vorpommern GmbH 49

50 Einfluss der Schweißgeschwindigkeit auf die Einschweißtiefe aus Diplomarbeit Weise, CO 2 Laser, höherfester Baustahl Einschweißtiefe fällt mit zunehmender Schweißgeschwindigkeit monoton ab. Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt Mecklenburg-Vorpommern GmbH 50

51 Einfluss der Fokuslage auf die Einschweißtiefe aus Diplomarbeit Weise, CO 2 Laser, höherfester Baustahl Fokuslage z f = 0 entspricht Lage des Fokus auf Blechoberfläche Maximum der Einschweißtiefe wird bei geringfügig positiven Werten von z f beobachtet Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt Mecklenburg-Vorpommern GmbH 51

52 Prozessgase Beim Tiefschweißen expandiert laserinduziertes Plasma auch in Region oberhalb der Materialoberfläche Abschirmung der Prozesszone Kontrolle des Plasmas durch Schutz- / Arbeitsgas um Abschirmung zu verhindern Wegblasen der abschirmenden Plasmawolke Schutz vor unerwünschter Oxidation VIDEO Schuler Held Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt Mecklenburg-Vorpommern GmbH 52

53 Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt Mecklenburg-Vorpommern GmbH 53

54 Laser-MSG-Hybridschweißen Laserstrahlschweißen hohe Schweißgeschwindigkeit hohe Flexibilität geringe thermische Belastung des Werkstücks geringer Werkzeugverschleiß hohe Investitionskosten geringer Wirkungsgrad elektrische- /Laser-Leistung aufwendige Kantenvorbereitung bzw. Spanntechnik Lichtbogenschweißen geringe Investitionskosten hoher Wirkungsgrad große Fügetoleranzen geringe Schweißgeschwindigkeit hohe Wärmeeinbringung (Verzug) begrenzte Automatisierbarkeit (z.b. HF-Zündung) Lösungsansatz: Hybrid-Schweiß-Technologie Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt Mecklenburg-Vorpommern GmbH 54

55 Laser-MSG-Hybridschweißen Laserstrahl Elektrode Lichtbogen Schutzgasmantel Tiefschweißkanal Schmelzzone Werkstück Schweißrichtung Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt Mecklenburg-Vorpommern GmbH 55

56 Laser-MSG-Hybridschweißen Video Meyerwerft Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt Mecklenburg-Vorpommern GmbH 56

57 Laser-MSG-Hybridschweißen Vergleich der Nahtgeometrie von Laser-, MIG/MAG- und LaserHybrid- Schweißnähten bei gleicher Einbrandtiefe. GSI Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt Mecklenburg-Vorpommern GmbH 57

58 Kontakt Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt Mecklenburg-Vorpommern GmbH Alter Hafen Süd Rostock GERMANY Tel.: Fax: Ansprechpartner: Dipl.-Phys. Jan Hoffmann hoffmann@slv-rostock.de Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt Mecklenburg-Vorpommern GmbH 58