Was ist Laserschweißen?

Die Naht, die eine vakuumisolierte Flasche zusammenhält, wird oft von einer Maschine hergestellt, die einen fokussierten Lichtstrahl abfeuert.

Das ist Laserschweißen. Und wenn Sie vakuumisolierte Flaschen in realen Mengen beziehen, ist es wichtig zu verstehen, was es bewirkt - und warum es im großen Maßstab besser funktioniert als ältere Methoden -.

Beim Laserschweißen wird eine konzentrierte Lichtquelle -, typischerweise ein Faserlaser oder CO₂-Laser -, verwendet, um Metall an der Verbindungsstelle zu schmelzen und zu verschmelzen. Der Strahl wird durch eine Optik auf einen sehr kleinen Punkt fokussiert, der oft einen Durchmesser von weniger als einem Millimeter hat, wodurch eine extrem hohe Energiedichte an einen präzisen Ort geliefert wird.

Die Hitze wird so konzentriert, dass das Metall auf beiden Seiten der Schweißnaht relativ kühl bleibt. Vergleichen Sie das mit dem WIG-Schweißen, bei dem sich der gesamte Bereich um den Lichtbogen stark erwärmt. Der geringere Wärmeeintrag bedeutet weniger Verformung, eine kleinere Wärmeeinflusszone und insgesamt eine sauberere Schweißnaht.

Bei Wasserflaschen aus Edelstahl besteht die häufigste Laserschweißanwendung darin, die Verbindung zwischen der Innen- und Außenwand an der Oberseite der Flasche abzudichten und den Boden mit dem Flaschenkörper zu verschweißen. Bei beiden handelt es sich um kritische Vakuumdichtungen.

Warum es WIG in der Massenproduktion-ersetzt hat

Die Gründe sind praktischer und wirtschaftlicher Natur:

Geschwindigkeit. Eine Laserschweißstation kann in Sekundenschnelle eine Umfangsschweißung an einem Flaschenhals durchführen. Das WIG-Schweißen derselben Verbindung dauert selbst in erfahrenen Händen deutlich länger. Für eine Fabrik, die Tausende von Einheiten pro Tag produziert, ist dieser Unterschied in der Zykluszeit der Unterschied zwischen Rentabilität und Nichtrentabilität.

Konsistenz. Das Laserschweißen ist sehr wiederholbar. Sobald die Maschinenparameter eingestellt sind - Leistung, Impulsdauer, Frequenz, Strahlposition - ist jede Schweißnaht im Wesentlichen identisch. WIG-Schweißnähte hängen von der Technik des Bedieners ab, und selbst hervorragende Schweißer erzeugen von Teil zu Teil gewisse Abweichungen. Im Hinblick auf die Qualitätskontrolle bietet Ihnen das Laserschweißen eine viel strengere Prozessfähigkeit.

Geringerer Wärmeeintrag. Beim Laserschweißen entsteht eine schmalere Wärmeeinflusszone, was zu einer geringeren Verformung der dünnen Edelstahlwände führt. Bei einem Produkt, bei dem es auf Maßgenauigkeit ankommt - müssen die Innen- und Außenwände einen gleichmäßigen Abstand einhalten - das ist wichtig. Der breitere Wärmeabdruck von WIG kann dazu führen, dass sich die Wände leicht verziehen, was sich auf die Leistung des Vakuums im Laufe der Zeit auswirkt.

Kein Füllmaterial erforderlich. Viele Laserschweißanlagen zum Verschließen von Flaschen verwenden Autogenschweißen - Der Laser schmilzt das Grundmetall selbst, es ist kein Zusatzdraht erforderlich. Das vereinfacht den Prozess und eliminiert eine Variable.

Die beiden Haupttypen, die bei der Flaschenherstellung verwendet werden

Faserlaserschweißenist bei der Herstellung von Edelstahlflaschen am gebräuchlichsten. Der Laser wird über ein Glasfaserkabel geliefert, das flexibel ist und sich leicht in automatisierte Systeme integrieren lässt. Faserlaser eignen sich gut für Edelstahl, da die Wellenlänge effizient vom Metall absorbiert wird.

CO₂-Laserschweißenwird auch in Flaschenanwendungen verwendet, jedoch seltener. Die längere Wellenlänge erfordert beim Metallschweißen eine sorgfältigere Einrichtung, kommt aber dennoch in einigen Produktionslinien vor.

Was beeinflusst die Schweißqualität?

Wie bei jedem Herstellungsprozess gibt es auch beim Laserschweißen eigene Variablen, die darüber entscheiden, ob das Ergebnis gut ist oder nicht:

Leistungs- und Pulssteuerung. Bei dünnwandigen Teilen aus rostfreiem Stahl werden typischerweise gepulste Laserschweißvorgänge mit - kurzen, energiereichen Lichtstößen- anstelle eines kontinuierlichen Strahls verwendet. Pulsdauer, Frequenz und Spitzenleistung müssen jeweils auf die Materialdicke abgestimmt werden. Zu viel Leistung führt zu einem Durchbrennen. zu wenig und es kommt zu einer unvollständigen Fusion.

Strahlausrichtung. Der Laserpunkt muss genau an der Verbindungsschnittstelle - positioniert werden, nicht an der Innenwand, nicht an der Außenwand, sondern genau an der Linie, an der sie sich treffen. Moderne Produktionsanlagen verwenden Bildverarbeitungssysteme oder vor-kalibrierte Vorrichtungen, um diese Ausrichtung konsistent aufrechtzuerhalten.

Oberflächenzustand. Jegliche Verschmutzung - Öl, Fett und sogar Fingerabdrücke - im Verbindungsbereich beeinträchtigt die Absorption der Laserenergie und kann zu Defekten führen. Gute Hersteller reinigen die Teile vor dem Schweißen.

Schutzgas. Auch wenn die Laserschweißung schnell ist, muss das geschmolzene Schweißbad dennoch vor Oxidation geschützt werden. Als Schutzgas werden Argon oder Argon-Heliummischungen verwendet, die durch eine Düse koaxial zum Laserstrahl zugeführt werden. Die Gasdurchflussrate und die Positionierung führen zu - zu wenig Gas und die Schweißoberfläche oxidiert; Zu viel kann das Schmelzbad zerstören.

Gelenkgestaltung. Die Geometrie der Verbindung - wie sich die Innen- und Außenwände überlappen oder oben treffen - muss für das Laserschweißen ausgelegt sein. Eine Verbindung, die sich leicht WIG-schweißen lässt, ist möglicherweise nicht optimal für den Laser. Hersteller, die von WIG auf Laser umsteigen, überarbeiten häufig die Verbindungsgeometrie.

Qualitätsüberprüfung

Einer der Vorteile des Laserschweißens in der Massenproduktion besteht darin, dass eine Inline-Qualitätsüberwachung möglich ist. Einige Systeme verwenden Infrarotkameras, um die Schweißtemperatur in Echtzeit zu überwachen. Andere verwenden eine visuelle Inspektion der Schweißnaht selbst. - Eine gute Laserschweißnaht hat ein konsistentes, einheitliches Erscheinungsbild ohne sichtbare Lücken oder Porosität.

Der eigentliche Test ist natürlich die Vakuumintegrität. Hersteller, die Qualität ernst nehmen, führen Dichtheitsprüfungen an fertigen Flaschen durch -, entweder Einzelprüfungen oder statistische Stichproben. Eine Charge, die die Dichtheitsprüfung in mehr als einem sehr kleinen Prozentsatz der Fälle nicht besteht, weist auf ein Prozessproblem hin.