3d laser schweissen löst Probleme der Fügetechnik

Allgemeines über Laser!
Der Begriff Laser setzt sich zusammen aus den Anfangsbuchstaben des englischen Begriffs „Light Amplification by stimulated Emission of Radiation“. Physikalisch bedeutet dies eine Lichtverstärkung durch angeregte Emission von Strahlung. Gemäß dem Bohr`schen Atommodell können die Elektronen von Atomen verschiedene Energieniveaus in abgestufter Form einnehmen. Durch äußere Energiezufuhr können Elektronen auf einen energiereicheren Zustand gebracht werden, aus dem sie jedoch, wenn man die Energiezufuhr unterbricht, wieder in den Grundzustand zurückfallen. Dieses Zurückfallen bewirkt dann die Aussendung eines Strahlungsquants, dessen Energie genau der Energiedifferenz zwischen dem angeregten und dem Grundzustand entspricht. Wenn nun umgekehrt ein Strahlungsquant auf eine Substanz trifft, so kann er entweder absorbiert werden, oder er erzeugt durch Resonanzwirkungen ein Freiwerden von zusätzlichen Strahlungsquanten. Diese Verstärkung der einfallenden Strahlung, man nennt sie auch noch induzierte oder stimulierte Emission, stellt physikalisch die Grundlage des Lasers dar.

Grundlagen Laserstrahlschweißen!

Zum 3d laser schweissen verwendet man in der Regel Festkörperlaser, dessen wichtigster Baustein der Rubinkristall ist. Er besteht aus einem Grundgitter von Al2O3, in dem etwa 0,05% Cr3+ aktive Ionen an Al-Plätzen eingelagert sind. Bei äußerer Energiezufuhr in Form von elektromagnetischer Strahlung, also sichtbarem Licht, werden Elektronen auf ein höheres Energieniveau gebracht und fallen von diesem schnell und strahlungslos auf ein metastabiles Energieniveau. Der eigentliche Übergang zum Laser geschieht dann von diesem Zwischenzustand in das Grundniveau, und dabei wird kohärentes Licht frei. Der Laserstrahl bildet eine stehende Welle. Es werden ständig neue Cr-Ionen zur Emission gebracht, bis es zu einem Schwellwert kommt und ein Lichtblitz (Impuls) aus der teildurchlässigen Fläche austritt. So entsteht ein eng gebündelter, paralleler und kohärenter Lichtstrahl.

Besonderheiten Laserstrahlschweißen!

Der gebündelte Laserstrahl stellt beim Laserstrahlschweißen die Energiequelle dar. Beim Auftreffen des Laserstrahles auf das Werkstück wird dessen Material im Berührungsbereich aufgeschmolzen. Der Durchmesser des Laserstrahles liegt dabei in einem Bereich von nur wenigen Zehntelmillimetern. Die zu schweißenden Bauteile dürfen nur einen minimalen Spalt aufweisen, der möglichst gleich breit ist. Deswegen erfordert die Vorbereitung Teile eine besondere Sorgfalt.

Vorteile Laserstrahlschweißen!

Da beim 3d laser schweissen kein Material zugefügt wird, können deshalb auch äußerst schmale Schweißnähte realisiert werden. Die Schweißnähte können dabei jedoch besonders tief ausgeführt werden und erreichen damit eine hohe Stabilität. Laserschweißnähte sind exakt und sauber, deshalb ist auch in der Regel keine, oder nur eine geringfügige Nacharbeit erforderlich. Die exakte Führung des Laserstrahles macht auch das Schweißen von verhältnismäßig kleinen Teilen möglich. Durch die enge Bündelung das Laserstrahles mit damit verbundener, örtlich begrenzter Materialaufschmelzung kommt es auch nur zu geringem Schweißverzug.

 

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