Fronius LaserHybrid, Operating Instructions/Spare Parts List

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Allgemeines
Grundprinzip Beim LaserHybrid-Prozess werden die Vorteile des Laserstrahls (hohe Einschweißtiefe
und schmale Wärmeeinflusszone) mit den Vorteilen des MIG/MAG-Verfahrens (Einbrin-
gen von Zusatzwerkstoff und gute Spaltüberbrückung) kombiniert.
Funktionsweise
und praktische
Umsetzung Bisher konnten außergewöhnliche Anforderungen an Fügeteile nicht oder nur mit großem
finanziellen Aufwand realisiert werden. Das grundlegend neue LaserHybrid-Verfahren er-
schließt eine Vielzahl von Synergie-Effekten für eine große Bandbreite von Anwendungen
in der Fügetechnik.
Eine Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit resultiert aus folgenden Vorteilen des LaserHy-
brid-Verfahrens:
-
erweiterte Einsatzmöglichkeiten
- höhere Leistungsfähigkeit
- reduzierte Fertigungszeiten und -kosten
- höhere Produktivität
Auf Grund des Erfordernisses von Festkörperlasern mit höherer Ausgangsleistung gelang
die Gestaltung eines stabilen Prozesses erst in jüngster Zeit. Zahlreiche Untersuchungen
haben sich mit Hybridschweißverfahren beschäftigt, die sowohl Laser- als auch Lichtbo-
genprozess auf eine einzige Prozesszone (Plasma und Schmelze) einwirken lassen.
Die Wahl günstiger Prozessparameter, sowohl für den Anteil des Laserprozesses als auch
für den Anteil des Lichtbogenverfahrens, erlaubt die gezielte Beeinflussung von Nahtei-
genschaften, wie Geometrie und Gefügeausbildung. Durch den zugeführten Zusatzwerk-
stoff sorgt der Anteil des Lichtbogenverfahrens für höhere Spaltüberbrückbarkeit,
bestimmt die Nahtbreite und mindert somit den Aufwand der Schweißnaht-Vorbereitung.
Aus der Wechselwirkung beider Prozesse resultiert eine deutliche Effizienzsteigerung.
LaserHybrid-Pro-
zess Für das Schweißen metallischer Werkstücke eignet sich ein Nd:YAG-Laser mit einer In-
tensität von mehr als 106 W/cm². Trifft der Laserstrahl auf die Materialoberfläche, erhitzt
er sie an dieser Stelle auf Verdampfungstemperatur. Auf Grund des abströmenden Me-
talldampfes bildet sich im Schweißgut eine Dampfkapillare aus. Das Ergebnis ist eine im
Verhältnis zur Breite große Schweißnaht-Tiefe. Die Energieflussdichte des Lichtbogenpro-
zesses beträgt ungefähr 104 W/cm².
In der folgenden Abbildung ist das Prinzip des LaserHybrid-Schweißens skizziert. Der dar-
gestellte Laserstrahl führt dem Schweißgut im oberen Nahtbereich zusätzlich zum Licht-
bogen Wärme zu. Im Gegensatz zu einer losen Kombination des Laserschweißverfahrens
mit dem Lichtbogenprozess gilt das Hybridschweißen als Bündelung beider Verfahren in-
nerhalb einer Prozesszone. Die dadurch entstehende wechselseitige Beeinflussung der
Prozesse kann durch Variation der eingesetzten Lichtbogen- oder Laserverfahren gesteu-
ert werden.
Der Effekt des Laserprozesses und der Wärmeeintrag des Lichtbogenprozesses ermög-
licht eine höhere Schweißtiefe und Schweißgeschwindigkeit gegenüber den Einzelverfah-
ren. Der aus der Dampfkapillare ausströmende Metalldampf wirkt auf das
Lichtbogenplasma zurück. Die Absorption der Nd:YAG - Laserstrahlung im Plasma bleibt
vernachlässigbar klein. Je nach gewähltem Verhältnis der Leistungsbeiträge kann der La-
ser- oder der Lichtbogencharakter überwiegen.