Schweissen. Lasertechnologie Schweissen Schweissen Soudage. Technik Laserschweissen - Technique du soudage laser

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Frank Geiger
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1 Schweissen Technik Laserschweissen - Technique du soudage laser 1

2 Technik Laserschweissen - Technique du soudage laser Lichtbogenschweissen Soudage à l arc Elektrode Laserschweissen Soudage au laser Laserstrahl A B A B α E α L α E >> α L Technik Laserschweissen - Technique du soudage laser Faisceau Laser Laserstrahl Pièce à usiner Werkstück Lentille de focalisation Fokussierlinse Buse - Düse Plasma Vitesse de déplacement Schweissgeschwindigkeit Gaz de prodection Schutzgas Matériau de base Grundwerkstoff Matière en fusion - Flüssiges Metall Capillaire vapeur - Dampfkapillare Cordon de soudage - Schweissnaht 2

Technik Laserschweissen - Technique du soudage laser Laser Laser Laser Plasma Capillaire vapeur Dampfkapillare M atériau resolidifié Direction de soudage -

3 Technik Laserschweissen - Technique du soudage laser Laser Laser Laser Plasma Capillaire vapeur Dampfkapillare M atériau resolidifié Direction de soudage - Schweissrichtung Matériau resolidifié Feste Schmelze Absorption in der Dampfkapillare - Absorption dans le capillaire de vapeur Laserstrahl Plasma Schmelze Mehrfachreflexion 3

4 Schweisstiefe (Intensität) - Epaisseur soudage (Intensité) Typische Eindringtiefe Wärmeleitungsschweissen Tiefenschweissen Grenzleistung - Puissance limite 4

Schweissgeschwindigkeit - Vitesse de déplacement CO 2 / Baustahl Acier doux 1.4 1.2 1.0 0.8 0.

5 Schweissgeschwindigkeit - Vitesse de déplacement CO 2 / Baustahl Acier doux W 940 W 780 W 620 W 400 W Vitesse de déplacement [m/min] Schweissgeschwindigkeit [m/min] Schweissnaht - Cordon de soudure Vielfältige Schweissgeometrien 5

6 Schweissnaht - Cordon de soudure Beispiele Laserschweissen Exemple soudage laser Baustahl ST52-3 d = 30 mm Brennweite 715 mm PL = 19 kw v S = 0,3 m/min Laserleistung: PL = 3.5 kw Vorschub: v S =2.7 m/min Brennweite: 127 mm Schutzgas: N 2 30 l/min 6

Beispiele Laserschweissen Exemple soudage laser Vergleich

épaisses H = 30 mm 8 Lagen v S_Tot = 0.062 m/min (0.

5 mm 1 Lage v S_Tot = 1 m/min Beispiele Laserschweissen

7 Beispiele Laserschweissen Exemple soudage laser Vergleich : Dickblechschweissen Comparaison: Soudant des plaques épaisses H = 30 mm 8 Lagen v S_Tot = m/min (0.5 m/min / 8 ) H = 26.5 mm 1 Lage v S_Tot = 1 m/min Beispiele Laserschweissen Exemple soudage laser Eispritzventil: Schweissen von bedingt schweissgeeigneten Stählen Nd:YAG 200 W pw 7

schweissgeeigneten Stählen Schweissen mit

8 Beispiele Laserschweissen Exemple soudage laser Eispritzventil: Schweissen von bedingt schweissgeeigneten Stählen Beispiele Laserschweissen Exemple soudage laser Schweissen mit cw-nd:yag-laser an Lampdasonde 8

9 Beispiele Laserschweissen Exemple soudage laser Beispiele Laserschweissen Exemple soudage laser 9

10 Beispiele Laserschweissen Exemple soudage laser Beispiele Laserschweissen Exemple soudage laser Coupe Schneiden Assembler Zusammenfügen Soudage Schweissen 10

11 Beispiele Laserschweissen Exemple soudage laser Schweissen Wärmetauscher Soudage échangeur de chaleur Beispiele Laserschweissen Exemple soudage laser Schweissen Wärmetauscher Soudage échangeur de chaleur 11

12 Schweissen im Automobilbau Soudage dans la construction de mobile Audi BMW Opel Porsche VW Laser à partir de Beispiele Laserschweissen Exemple soudage laser 12

13 Vergleiche Laserschweissen Comparaison du soudage laser Schweissen mit Faserlaser- Souder avec des laser à fibre Stahl - acier P = 5 kw BPP = 4.5 mm mrad Faser = 100 μm v = 4.25 m/min Typische Schweissnaht: Wenig Wärmeintrag, wenig Verzug 13

14 Schweissen mit Faserlaser- Souder avec des laser à fibre CO 2 Fokus 250 μm v = 1.7 m/min Schweisstiefe = 4 mm Fiberlaser Fokus 54 μm v = 6.0 m/min Schweisstiefe = 4 mm Schweissen mit Faserlaser- Souder avec des laser à fibre CO2 Fokus 250 μm v = 1.7 m/min Schweisstiefe = 4 mm Fiberlaser Fokus 54 μm v = 6.0 m/min Schweisstiefe = 4 mm 14

4 mm Fiberlaser 3 kw f = 30 cm d Fiber = 100 μm

Bearbeitungsbereich: 12 x 4 m 2 Faserlaser Ab 2006 in

x mrad Hohe Skalierbarkeit Geringe Baugrösse Faserlänge:

15 Schweissen mit Faserlaser- Souder avec des laser à fibre Längsnaht h = 1.4 mm Rundnaht h = 1.4 mm Fiberlaser 3 kw f = 30 cm d Fiber = 100 μm Schweissen mit Faserlaser- Souder avec des laser à fibre Schiffsbau Construction navale CO 2 Laser 12 kw Bearbeitungsbereich: 12 x 4 m 2 Faserlaser Ab 2006 in Produktion Schiffsbau η = 30 % Hohe Strahlqualität 10 mm x mrad Hohe Skalierbarkeit Geringe Baugrösse Faserlänge: 200 m Schweissnahtlängen bis 22 m 15

16 Schweissen mit Faserlaser- Souder avec des laser à fibre Schiffsbau Construction navale Einseitenschweissportal Blech 6 mm 7.8 kw v S Blech 10 mm 10 kw v S = 3 m/min = 1.5 m/min Schweissen mit Faserlaser- Souder avec des laser à fibre Schiffsbau Construction navale 16

17 Schweissen mit Faserlaser- Souder avec des laser à fibre Schweissen mit Faserlaser- Souder avec des laser à fibre 17

18 Schweissen mit Faserlaser- Souder avec des laser à fibre Schweissen mit Faserlaser- Souder avec des laser à fibre Faserlaser : 30 kw, BPP = 10.8 mm x mrad, η = 2.6 % ø Faser = 200 μm, Stellfläche < 2 m 2 Mikrobereich Mikrobereich 18

19 Schweissen mit Faserlaser- Souder avec des laser à fibre Hohe Strahlqualität = Grosse Brennweite Positionstoleranz - Toleraence de position 0.15 E 19

20 Positionstoleranz - Toleraence de position ( P L = 10 kw; d = 8 mm ) Spalt: Fente: b = 0,1 mm 0,3 mm 0,5 mm Versatz: Déplacement: Δh = 0,1 mm 0,3 mm 0,5 mm Positionstoleranz - Toleraence de position ( P L = 4 kw; s = 1 mm; v S = 5 m/min ) Abstand D zwischen zwei Platten D = 0 mm 0,2 mm 0,5 mm 20

Verschiedene Materialien verschweissen -

4435): d ST = 3 mm Verbesserung Qualität

21 Verschiedene Materialien verschweissen - Soudage des différents matériaux Laser: CO 2, PL = 3kW Schweißgeschwindigkeit: v S = 1m/min Blechdicken: Kupfer: d CU = 3 mm Edelstahl (1.4435): d ST = 3 mm Verbesserung Qualität Amélioration de la qualité Doppelfokus Amélioration de la qualité 21

22 Verbesserung Qualität Amélioration de la qualité Verbesserung Qualität Amélioration de la qualité 22

23 Verbesserung Qualität Amélioration de la qualité Verbesserung Qualität Amélioration de la qualité 23

24 Verbesserung Qualität Amélioration de la qualité Kraft bezüglich der Schweissrichtung Verbesserung Qualität Amélioration de la qualité Einfluss auf das Gefüge der Schweissnaht 24

Kapillarnähe - Hohe Schmelzstromgeschwindigkeit

25 Verbesserung Qualität Amélioration de la qualité Ursache Humping - Instabile Strahlkapillare - Schmelzdynamik in Kapillarnähe - Hohe Schmelzstromgeschwindigkeit Verbesserung Qualität Amélioration de la qualité Massnahme gegen Humping 25

Schweissen - Souder Kombinierte Anwendung:

26 Verbesserung Qualität Amélioration de la qualité Mit Faserlaser kleinere Gefahr wegen Humping Humping Schweissen - Souder Kombinierte Anwendung: Schweissen und Schneiden Application combinée: Souder - couper 26

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