Hightech-Schweißen mit Laser Licht

Felsomat Laser Welding: FLW 400

Der Vorteil der Energiequelle Laser liegt bei seiner extrem hohen Energiedichte und der damit verbundenen lokalen Begrenzung der Wärmeeinflusszone. Mittels Laseroptik kann die Strahlenquelle absolut flexibel sowohl für das Punkt-, das Naht- und das Tiefschweißen eingesetzt werden. Dabei lassen sich gleichzeitig mehrere Werkstücklagen fest verbinden.

Um diese Fertigungsaufgabe zu lösen, hat Felsomat maßgeschneiderte technologische Konzepte für die Laserbearbeitung auf Basis der Produktbaureihe FLW (Felsomat Laser Welding) entwickelt.

Aufgrund der einfachen Strahlführung mittels optischer Glasfaserkabel werden in Felsomat Laser-Schweißanlagen ausschließlich Festkörper-Laser eingesetzt. Diese zeichnen sich besonders durch die hohe Performance im Hinblick auf die Strahlqualität, Leistung und Lebensdauer aus. Um ein perfektes Schweißergebnis bei hohen Schweißgeschwindigkeiten zu garantieren, bedarf es auch eines extrem steifen und schwingungsarmen Maschinenaufbaus. Felsomat setzt hierbei, wie auch bei den Dreh- und Wälzfräszentren oder Verzahnungshonmaschinen aus der Zahnradfertigung, auf Polymerbeton für das Maschinenbett.

Der Schweißvorgang selbst ist jedoch nur ein Schritt in der kompletten Fertigungskette. Zuvor sind eine Reihe von Füge- und Paarungsaufgaben zu erledigen. Um langlebige und rissfreie Schweißverbindungen zu erzeugen, werden die Werkstücke im Bereich der Schweißnaht induktiv oder mittels UMH (Uniform Magnetic Heating) unter Ausnutzung des Hysterese Effekts vorgewärmt. Hohe Prozesssicherheit erfordert hier eine In-Prozess Temperaturüberwachung um jegliche ungewollte Gefügeänderung am Werkstück und der damit verbundenen Materialschwächung zu verhindern.

Während des Schweißvorgangs selbst sind die Werkstücke in einer Vorrichtung gespannt, um eine absolute Lagegenauigkeit zu erreichen. Gezieltes Niederdrücken und Spannen der Bauteile gegen die Plananlage in der Bearbeitungsstation erhöht die Prozesssicherheit. Felsomat löst diese Aufgabe durch eine NC gesteuerte Aushebeachsen, welche diese Funktion übernimmt und dadurch die korrekte Lage der Schweißnaht sicherstellt. Das Drehen des Werkstücks während des Schweißvorgangs erfolgt ebenfalls mit einer NC-Drehachse.

Die Laserquelle bzw. die Qualität des Laserstrahls wird ebenfalls während des Schweißvorgangs mit Echtzeit-Überwachungssystemen kontrolliert. Nur so lassen sich in der Serienfertigung prozesssicher Änderungen in den Schweißparametern erkennen und Rückschlüsse über eventuelle Abweichungen wie Einschweißtiefe, Nahtposition, Poren oder Spritzer ziehen. Optional kann die Visualisierung des Schweißvorgangs auf einem Monitor erfolgen.

Der Arbeitsraum ist unter normaler Atmosphäre und nicht wie beim Elektronen-Strahlschweißen evakuiert – das spart Zeit, Energie und Kosten. Dennoch stellt Felsomat bei Laserschweißanlagen optional auch Niederdruck-Applikationen zur Verfügung, um beste Schweißergebnisse bei kritischen Anwendungsfällen zu erzielen. Die Verwendung von Schutzgas trägt ebenfalls zu besseren Schweißergebnissen bei. Grundvoraussetzung für homogene, lunkerfreie Schweißnähte sind stets saubere von Verunreinigungen befreite Werkstücke. Der Automationsbaukasten von Felsomat bietet auch hier Lösungen mit vorgeschalteten Laserreinigungsanlagen oder traditionellen Waschmaschinen.

Sollten für den Schweißvorgang Zusatzstoffe notwendig sein, so können entsprechende Schweißdrahtzuführeinrichtungen hinzugefügt werden.

Eine einfache Bedienung der Maschine steht jederzeit im Vordergrund, die Technologie muss leicht beherrschbar sein. Durch einfache Parametrisierung in der Bedienoberfläche der Steuerung können sowohl die Schweißparameter wie auch die Laserleistung und Schweißgeschwindigkeit am Werkstück aber auch der Drahtvorschub schnell verändert werden.

Bei der Maschinenentwicklung wurde besonderes Augenmerk auf beste Zugänglichkeit und Ergonomie gelegt. So lassen sich die Laserbrillen und Schutzgläser für die regelmäßigen Reinigung einfach mit wenigen Handgriffen entnehmen und wieder einsetzten.

Kontakt: Felsomat GmbH & Co. KG, www.felsomat.de