Warum ist das Laserschweißen von Kupfer so schwierig?
In den letzten Jahren wurden Laser-Schweißmaschinen aufgrund ihrer Vorteile wie hohe Energiedichte, geringe Verformung, schmale Wärmeeinflusszone, schnelle Schweißgeschwindigkeit, komfortable automatische Steuerung und weiterer Bearbeitungsmöglichkeiten weit verbreitet in der Automobil-, Luft- und Raumfahrt- sowie der Schiffbauindustrie eingesetzt.
Warum ist das Schweißen von Kupfer mit Laser-Schweißmaschinen schwierig? Es gibt zwei Hauptgründe:
Kupfer weist eine hohe Reflexionsfähigkeit auf, wodurch es sehr schwierig ist, es mittels Laser zu erfassen und zu erwärmen.
Kupfer besitzt eine hohe Wärmeleitfähigkeit und erfordert daher eine große Wärmemenge, während die Lasererwärmung relativ konzentriert erfolgt und nicht effektiv den Wärmeverlust bei Kupfer ausgleichen kann.
Derzeit werden üblicherweise Schweißverfahren wie Lichtbogenschweißen, Widerstandsschweißen, Hartlöten und Elektronenstrahlschweißen eingesetzt. Das Lichtbogenschweißen gehört derzeit zu den am weitesten verbreiteten Schweißverfahren und umfasst unter anderem das manuelle Lichtbogenschweißen, das Unterpulverschweißen, das Wolfram-Inertgas-Schweißen (WIG), das Plasmaschweißen sowie das Metall-Aktivgas-Schweißen (MAG). Diese Schweißverfahren weisen bestimmte Nachteile auf, beispielsweise räumliche Einschränkungen und Schwierigkeiten beim Betrieb hochpräziser Geräte. Das Laserschweißen vermeidet nicht nur diese Nachteile, sondern ermöglicht zudem eine präzise Energiekontrolle, wodurch das genaue Schweißen miniaturisierter Bauteile möglich wird. Es kann zur Verbindung verschiedener Metalle eingesetzt werden, insbesondere auch schwer schweißbarer Metalle sowie einer breiten Palette unterschiedlicher Metalle.
Vorteile des Kupfer-Laserschweißens:
1. Traditionelle Schweißverfahren erzeugen eine große heiße Oberfläche, wobei der Schweißbereich Hitze und Verformung ausgesetzt ist, was zu einer weniger glatten Schweißnahtoberfläche führt. Kupfer-Laserschweißmaschinen weisen eine sehr kleine Heizfläche auf, da die Schweißnahtbreite automatisch angepasst werden kann.
2. Kupfer-Laserschweißen verringert den Verschleiß von Bauteilen und senkt die Investitionskosten, indem Elektrodenkontamination vermieden wird. Die vom Laserstrahl erzeugte hohe Temperatur wird zur Schweißung der Körperoberfläche genutzt.
3. Computer können beim Kupfer-Laserschweißen eingesetzt werden, wodurch dieses präziser wird und bessere Schweißergebnisse erzielt werden. Zudem wird eine Störung durch Magnetfelder vermieden, im Gegensatz zum Lichtbogenschweißen. Bei einer magnetischen Störung würde die Aufgabe nicht erfolgreich abgeschlossen werden. Laserschweißen eignet sich zudem zum Schweißen ungleichartiger Metalle. Kupfer-Laserschweißen ist einfach, präzise und hochgradig anpassungsfähig.
