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Aluminium schweissen:
Verfahren & Geräte im ÜberblickSchweißen verbindet Bauteile aus verschiedenen Metallen schnell, fest und präzise. Doch nicht jedes Metall lässt sich gleich gut schweißen – bei einigen Metallen, darunter Aluminium, sind besondere Maßnahmen zum Schweißen notwendig. Welche das sind, welche Schweißverfahren sich zum Aluminiumschweißen eignen und welche Gefahren dabei entstehen können, darüber informiert dieser Ratgeber.
So gelingt das AluminiumschweiSSen
Alu schweißen: Diese Schweißverfahren eignen sich
Um metallische Bauteile miteinander zu verbinden, gibt es verschiedene Schweißverfahren. Folgende Schweißtechnologien eignen sich am besten, um Aluminium zu schweißen:
- MIG-Schweißen: Das MIG-Schweißen ist ein Metallschutzgasschweißen, das sich vor allem für dickere Metallteile eignet, da der Schweißdraht eine größere Schmelzleistung ermöglicht. Weil der Schweißzusatz beim MIG-Schweißen von Aluminium besonders gut eingebracht werden kann, ist es insbesondere bei Kehlnähten eine beliebte Schweißtechnologie.
- WIG-Schweißen: Beim WIG-Schweißen wird ebenfalls unter Schutzgasatmosphäre mit einer Wolframelektrode geschweißt. Es eignet sich besonders für dünne Alubleche und feine Strukturen.
- Plasma-Schweißen: Dieses Schweißverfahren nutzt eine Plasmadüse, die die Schweißstelle umhüllt. Dadurch kann die Elektrode punktgenau auf die Schweißstelle ausgerichtet werden. Plasma-Schweißen ist jedoch eine komplizierte Schweißtechnologie und wird daher nur selten genutzt, um Aluminium zu schweißen.
- Aluminium mit Lasern schweißen: Laserschweißen bzw. Laserstrahl-schweißen eignet sich ebenfalls dazu, Aluminium und andere Werkstoffe professionell zu schweißen. Die ALPHA LASER Laserschweißanlagen erreichen dank der Faserlaser und Nd: YAG Laser eine sehr hohe Leistung (Pulsspitzenleistung) sowie einen punktgenauen Energieeintrag, was präzises und prozesssicheres Schweißen ermöglicht. Der geringe Wärmeeintrag beim Laserschweißen von Aluminium vermeidet zudem Materialverzug.
Achtung: Bei allen Schweißverfahren besteht eine hohe Reflexionsgefahr für Menschen und Optiken!
Die Vor- und Nachteile der SchweiSStechnologien im Überblick:
SCHWEISSVERFAHREN Vorteile Nachteile MIG-Schweißen Schutz der Schweißnaht vor Sauerstoff kann ausschließlich in geschlossenen Räumen verwendet werden, da sonst das Schutzgas verfliegt keine Schlacke nicht für Laien geeignet gute Prozesskontrolle hohe Reflexionen saubere Schweißnaht geringer Materialverzug WIG-Schweißen eignet sich für das Schweißen nahezu aller Metalle Anwendung ausschließlich in geschlossenen Räumen keine Schlackebildung hohe Anschaffungskosten Wolframelektrode schmilzt nicht ab, sodass der Schweißdraht präzise hinzugegeben werden kann benötigt viel Energie hohes Maß an Flexibilität bei den Schweißpositionen hohe Reflexionen geringer Materialverzug Plasma-Schweißen stabiles Brennen des Lichtbogens kostenintensiv präziser Wärmeeintrag möglich komplizierte Nutzung hohe Schweißgeschwindigkeit wenig Flexibilität hohe Reflexionen Laserschweißen Anwendungen mit und ohne Schutzgas möglich Anwendungen mit und ohne Schutzgas möglich Hohe Wiederholgenauigkeit hohe Reflexionen Unterschiedliche Wandstärken möglich hohe Schweißgeschwindigkeit kaum Materialverzug äußerst kleine Wärmeeinflußzone gute Prozesskontrolle anwendungsfreundlich Oxydschicht muss vorher nicht aufwändig entfernt werden präzises Schweißen saubere Schweißnaht individuelle Einstellung von Schweißparametern berührungsloses Schweißen gut zugänglich (große Brennweiten möglich) auch für komplizierte Metalle geeignet, z. B. beim Titan-Schweißen Warum ist Aluminium schwer zu schweißen?
Aluminium zu schweißen ist nicht einfach – denn das Metall hat gegenüber anderen Metallen, zum Beispiel Stahl, einige Eigenschaften, die den Schweißprozess kompliziert gestalten:
- Aluminium ist weich: Aluminium ist ein sehr weiches Metall. Dadurch kommt es schnell zu einem Materialverzug beim Schweißen.
- Oxidschicht: Während es hinsichtlich der Temperatur unkompliziert ist, Metalle wie Stahl zu schweißen, stößt man beim Schweißprozess von Aluminium auf ein Problem: Bei Kontakt mit der Umgebungsluft bildet sich auf dem Werkstoff das sogenannte Aluminiumoxid, eine Schicht, die das Metall witterungs- und korrosionsbeständig macht. Möchte man Aluminium schweißen, muss man diese Schicht zunächst aufbrechen. Doch die Oxidschicht hat eine Schmelztemperatur von ca. 2.050 Grad Celsius, während das Aluminium selbst bereits bei ca. 660 Grad Celsius schmilzt. Um also zu verhindern, dass der Werkstoff schmilzt, muss man das Aluminiumoxid vor dem Schweißen entfernen.
Vor dem Alu-Schweißen Oxidschicht entfernen
Um zu verhindern, dass das Aluminium beim Aufbrechen der Aluminiumoxidschicht schmilzt, muss das Oxid bei herkömmlichen Schweißverfahren zunächst entfernt werden. So wird die Oxidschicht entfernt:
- Vorbereitung: Vor dem Schweißprozess sollte das Werkstück gründlich mit einem in Aceton oder Butanol getränkten Tuch gesäubert werden. Erst, wenn keine Verschmutzungen mehr auf der Oberfläche des Metalls zu erkennen sind, sollte man die Oxidschicht entfernen und das Aluminium schweißen. Wird die Oberfläche nicht gründlich gereinigt, kann es zu einem Einbrand kommen, der sich nur schwer wieder entfernen lässt.
- Oxidschicht entfernen (bei Laserschweißen nicht notwendig): Am besten wird das Aluminiumoxid mechanisch mit einer Stahlbürste abgeschrubbt, um das Aluminiumoxid zu lösen. Hier kann ein mehrmaliger Vorgang notwendig sein, da Aluminium schnell erneut oxidiert.
Geräte zum LaserschweiSSen von Aluminium
Lasersysteme von ALPHA LASER verfügen über zwei verschiedene Laserquellen, die beim Schweißen von Aluminium zum Einsatz kommen:
- Gepulste Nd:YAG Laserquellen bieten den Vorteil einer hohen Pulsspitzenleistung, die notwendig zum Durchdringen der Oxidschicht ist. Lasersysteme mit diesen Laserquellen werden zum Auftragsschweißen mit Zusatzmaterial eingesetzt.
- Faserlaser (ab 4 KW und mehr) im cw-Modus, also beim nicht-gepulsten Laserschweißen, erzielen hohe Schweißgeschwindigkeiten und Eindringtiefen. Diese Laserquelle wird beim Verbindungsschweißen von Aluminium ohne Zusatzmaterial angewendet.
Aluminium schweissen: Die Gefahren
Beim Aluminiumschweißen kann es zur Einatmung von Aluminiumoxidpartikeln kommen, welche Atemwegserkrankungen, im schlimmsten Fall eine Aluminose, auslösen können. Darüber hinaus entsteht beim Lichtbogenschweißen Ozon, ein Gas, das ebenfalls zu schweren Gesundheitsschäden führen kann. Um sich vor den Rauchgasen zu schützen, sind zwingend Rauchgas-Absaugsysteme nahe der Schweißstelle notwendig. Gängige Lüftungsanlagen zur Raumbelüftung bieten in der Regel keinen hinreichenden Schutz. Auch ein Schweißhelm sollte beim Schweißen von Aluminium und anderen Werkstoffen getragen werden.
GUT ZU WISSENObwohl auch beim Laserstrahlschweißen Partikel und Rauch freigesetzt werden und entsprechende Absaug-systeme nötig sind, geschieht dies in viel geringerem Maße als bei anderen Schweißverfahren. Der Grund: Beim Laser-strahlschweißen von Aluminium wird deutlich weniger Material geschmolzen als bei anderen Verfahren zum Aluminiumschweißen.
Thomas Münch
Thomas Münch absolvierte eine fundierte Ausbildung zum Werkzeugmacher, erwarb dabei tiefgreifende Kenntnisse in der Herstellung und Wartung von Präzisionswerkzeugen. In anspruchsvollen Industrieumgebungen vertiefte er seine Fähigkeiten, arbeitete in Kunststoffspritzereien und widmete sich der Veredelung sowie Instandhaltung von Werkzeugen. Seit 15 Jahren nutzt er sein umfangreiches Wissen, um Kunden das Thema Laserschweißen beratend und praktisch zu vermitteln, entwickelt individuelle Lösungen und leistet einen direkten Beitrag zum Erfolg unserer Kunden. Seine tiefe Praxisverwurzelung und Anwendungstechnik-Engagement machen ihn zu einem unverzichtbaren Mitglied des Teams von ALPHA LASER, dessen Arbeit die Werte Innovation, Präzision und Kundennähe widerspiegelt.
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