Laserschweißen ist ein hochpräzises Verfahren, das jedoch häufig unter Defekten wie Porosität, Rissen und Spritzern leidet, wenn Parameter oder Einstellungen nicht korrekt sind.
Um optimale Ergebnisse zu erzielen, müssen die Bediener die Wärmezufuhr steuern, eine dichte Verbindung gewährleisten und die Sauberkeit von Linse und Düse strikt einhalten.
Häufige Fehler beim Laserschweißen
- Porosität: Kleine Gasblasen werden im erstarrenden Schweißgut eingeschlossen.
- Ursachen: Oberflächenöl/Verunreinigungen, zu hohe Schweißgeschwindigkeit oder ungleichmäßige Schutzgaszufuhr.
- Lösung: Metall vor dem Schweißen gründlich reinigen (z. B. mit Aceton) und Schweißgeschwindigkeit anpassen.
- Ursachen: Oberflächenöl/Verunreinigungen, zu hohe Schweißgeschwindigkeit oder ungleichmäßige Schutzgaszufuhr.
- Rissbildung: Thermische Spannungen überschreiten die Streckgrenze des Materials.
- Ursachen: Schnelle Aufheiz- und Abkühlraten oder Werkstoffe mit hohem Kohlenstoff-/Legierungsgehalt.
- Lösung: Teile vorwärmen, um die Abkühlrate zu verlangsamen.
- Ursachen: Schnelle Aufheiz- und Abkühlraten oder Werkstoffe mit hohem Kohlenstoff-/Legierungsgehalt.
- Spritzer und Funken: Heftige Metallverdampfung führt dazu, dass geschmolzene Partikel am Werkstück haften bleiben.
- Ursachen: Zu hohe Laserleistungsdichte oder falscher Fokuspunkt.
- Lösung: Energiedichte kalibrieren und korrekte Fokussierung des Lasers sicherstellen.
- Ursachen: Zu hohe Laserleistungsdichte oder falscher Fokuspunkt.
- Fehlschweißungen (fehlende Verbindung): Nur die Kante einer Verbindung wird erfasst.
- Ursachen: Fehlausrichtung des Schweißdrahts oder des Laserstrahls.
- Lösung: Passgenauigkeit der Teile sicherstellen und die Ausrichtung der Vorrichtung überprüfen.
- Ursachen: Fehlausrichtung des Schweißdrahts oder des Laserstrahls.
Häufige Probleme mit Ausrüstung und Wartung
Beschädigung der Schutzlinse:
- Verunreinigungen wie Staub, Ölnebel oder Metallspritzer auf der Linse können zu deren Verbrennung führen. Dies verursacht Funken in der Düse und einen raschen Intensitätsverlust des Lasers.
Lösung: Reinigen Sie die Brennerdüse regelmäßig und tauschen Sie beschädigtes Schutzglas umgehend aus.
- Verunreinigungen wie Staub, Ölnebel oder Metallspritzer auf der Linse können zu deren Verbrennung führen. Dies verursacht Funken in der Düse und einen raschen Intensitätsverlust des Lasers.
Ungleichmäßige Drahtzufuhr:
- Der Schweißdraht kann leicht außermittig geraten, wenn der Brenner leicht geneigt ist
- Lösung: Halten Sie die Brennerdüse nah am Schmelzbad und stellen Sie sicher, dass alle Verriegelungsmechanismen fest angezogen sind, um ein Verdrehen zu verhindern.
- Der Schweißdraht kann leicht außermittig geraten, wenn der Brenner leicht geneigt ist
Häufige Probleme und Lösungen beim Laserschweißen
Laserschweißen ist ein effizientes und präzises Schweißverfahren, das einen Laserstrahl mit hoher Energiedichte als Wärmequelle nutzt. Es zeichnet sich durch hohe Effizienz, Genauigkeit, Einfachheit und Benutzerfreundlichkeit aus. Heutzutage findet Laserschweißen breite Anwendung in verschiedenen Branchen, beispielsweise in der Elektronikfertigung, der Automobilindustrie, der Luft- und Raumfahrt sowie anderen industriellen Fertigungsbereichen. Allerdings ist auch das Laserschweißen nicht unfehlbar, und aufgrund von Bedienungs- oder Parametereinstellungen können gelegentlich Bearbeitungsfehler auftreten. Nur durch ein umfassendes Verständnis dieser Probleme und das Erlernen von Strategien zu deren Vermeidung lässt sich der Nutzen des Laserschweißens voll ausschöpfen.
1) Spritzer
Die beim Laserschweißen entstehenden Spritzer beeinträchtigen die Oberflächenqualität der Schweißnaht erheblich und können die Linse verunreinigen und beschädigen. Nach dem Laserschweißen befinden sich in der Regel zahlreiche Metallpartikel auf der Oberfläche des Materials oder Werkstücks. Metallreste haften an der Oberfläche.
Ursachen für Spritzer:
Die Oberfläche des bearbeiteten Materials oder Werkstücks ist nicht gründlich gereinigt und weist Ölflecken oder Verunreinigungen auf, die auch durch das Verdampfen der Verzinkungsschicht entstehen können.
Lösung:
- Vor dem Laserschweißen ist auf die Reinigung der Werkstoffe bzw. Werkstücke zu achten.
- Spritzerbildung hängt direkt mit der Leistungsdichte zusammen. Durch eine angemessene Reduzierung der Schweißenergie lässt sich die Spritzerbildung verringern.
2) Risse
Die beim kontinuierlichen Laserschweißen entstehenden Risse sind hauptsächlich thermische Risse, wie z. B. Kristallrisse, Verflüssigungsrisse usw.
Die Rissbildung ist vor allem auf übermäßige Schrumpfungskräfte zurückzuführen, bevor die Schweißnaht vollständig erstarrt ist.
Lösung:
Maßnahmen wie Drahtfüllung und Vorwärmen können Risse reduzieren oder verhindern.
3) Poren
Porosität an der Oberfläche der Schweißnaht ist ein häufiger Fehler beim Laserschweißen.
Gründe für die Porenbildung:
- Beim Laserschweißen entsteht ein tiefes und schmales Schmelzbad. Die Abkühlgeschwindigkeit ist hoch. Das im flüssigen Schmelzbad entstehende Gas kann nicht rechtzeitig entweichen, was leicht zur Porenbildung führen kann.
- Die Oberfläche der Schweißnaht ist nicht gründlich gereinigt, oder Zinkdampf verdampft vom verzinkten Blech.
Lösung:
Reinigen Sie die Oberfläche des Werkstücks und die Schweißnaht vor dem Schweißen, um die Verdampfung des Zinks während des Erhitzens zu verbessern. Auch die Blasrichtung kann die Porenbildung beeinflussen.
4) Hinterschneidungen
Hinterschneidungen bezeichnen das Auftreten von Rillen aufgrund mangelhafter Verbindung zwischen Schweißnaht und Grundwerkstoff. Die Tiefe beträgt mehr als 0,5 mm. Die Gesamtlänge beträgt mehr als 10 % der Schweißnahtlänge oder der in den Abnahmekriterien geforderten Länge.
Ursachen für Hinterschneidungen:
- Zu hohe Schweißgeschwindigkeit. Das flüssige Metall in der Schweißnaht verteilt sich nicht ausreichend hinter den kleinen Löchern, wodurch Hinterschneidungen auf beiden Seiten der Schweißnaht entstehen.
- Zu großes Spiel beim Zusammenfügen der Fügeteile. Die Menge an flüssigem Metall in der Fügefüllung verringert sich, wodurch Hinterschneidungen begünstigt werden.
- Wenn die Energie am Ende des Laserschweißens zu schnell abfällt, kann das kleine Loch zusammenfallen und lokale Hinterschneidungen verursachen.
Lösung:
- Die Bearbeitungsleistung und die Geschwindigkeit der Laserschweißanlage müssen so eingestellt werden, dass Hinterschneidungen vermieden werden.
- Festgestellte Hinterschneidungen können poliert, gereinigt und ausgebessert werden, um die Anforderungen der Abnahmenormen zu erfüllen.
5) Schweißnahtüberschuss
Die Schweißnaht ist deutlich überfüllt und zu hoch.
Ursachen für den Schweißnahtüberschuss:
- Die Drahtvorschubgeschwindigkeit ist zu hoch.
- Die Schweißgeschwindigkeit ist zu niedrig.
Lösung:
- Die Schweißgeschwindigkeit erhöhen.
- Die Drahtvorschubgeschwindigkeit verringern.
- Die Laserleistung verringern.
6) Schweißnahtabweichung
Das Schweißgut erstarrt nicht in der Mitte der Fügestruktur.
Ursachen für die Abweichung:
- Ungenaue Positionierung beim Laserschweißen.
- Ungenaue Ausrichtung des Schweißdrahts beim Füllschweißen.
Lösung:
- Schweißposition anpassen
- Reparaturschweißzeit und Position der Schweißdrähte sowie von Lampen, Schweißdrähten und Schweißpunkten anpassen.
7) Schweißnahtvertiefung
Eine Schweißnahtvertiefung bezeichnet das Phänomen einer Vertiefung auf der Oberfläche des Schweißguts.
Ursache für die Vertiefung:
Beim Löten ist die Lötstelle nicht optimal ausgerichtet. Der Lichtpunkt liegt nahe am Grundwerkstoff und weicht von der Mitte der Schweißnaht ab, was zu einem teilweisen Aufschmelzen des Grundwerkstoffs führt.
Lösung:
Drahtzuführung anpassen.
8) Schlechte Schweißnahtbildung
Eine schlechte Schweißnahtbildung umfasst: ungleichmäßige Schweißnahtrillen, unebene und unregelmäßige Schweißnaht, ungleichmäßigen Übergang zwischen Schweißnaht und Grundwerkstoff sowie eine ungleichmäßige Schweißnaht.
Ursachen hierfür sind unter anderem eine instabile Drahtzufuhr oder eine unterbrochene Lichtverteilung beim Löten.
Lösung:
Gerätestabilität anpassen.
9) Schweißraupe
Bei deutlichen Änderungen des Schweißnahtverlaufs besteht die Tendenz zur Bildung von Schweißraupen oder ungleichmäßiger Schweißnaht an den Ecken.
Ursache:
Die Schweißnahtrichtung ändert sich stark, und die Schweißnaht ist ungleichmäßig.
Lösung:
Schweißen Sie mit optimalen Parametern, passen Sie den Betrachtungswinkel an und sorgen Sie für saubere Ecken.
10) Oberflächenschlackeinschlüsse
Oberflächenschlackeinschlüsse bezeichnen das Auftreten von sichtbarer Oberflächenschlacke zwischen den Lagen während des Laserschweißprozesses.
Analyse der Ursachen für Oberflächenschlackeinschlüsse:
- Beim Schweißen mehrerer Lagen und Durchgänge ist die Zwischenlagenbeschichtung nicht sauber. Oder die Oberfläche der vorherigen Schweißnaht ist uneben oder die Oberfläche des Schweißteils entspricht nicht den Anforderungen.
- Ungeeignete Schweißtechniken wie zu geringe Schweißenergie und zu hohe Schweißgeschwindigkeit.
Lösung:
- Wählen Sie einen angemessenen Schweißstrom und eine angemessene Schweißgeschwindigkeit. Beim Schweißen mehrerer Lagen und Durchgänge muss die Zwischenlagenbeschichtung gereinigt werden.
- Schweißnähte mit Oberflächenschlackeinschlüssen abschleifen und entfernen. Gegebenenfalls Laserschweißung nachbessern.