Merkblatt DVS 3218 (10/2023)

Strahlformung für das Schweißen metallischer Werkstoffe mit dem Laserstrahl

Bei den für die Materialbearbeitung eingesetzten Lasertypen (z. B. Faserlaser, Scheibenlaser, CO ₂ -Laser und Diodenlaser) wird die für den Bearbeitungsprozess erforderliche Leistungsdichte nicht direkt in der Strahlquelle erzeugt. Durch die nachgeschalteten Funktionseinheiten wie Strahlführung, Kollimierung und Fokussierung werden wesentliche Parameter wie Fokuslage, Fokusabmessungen, Fokusgeometrien, Leistungsdichteverteilung und die Leistungsdichte vorgegeben, kontrolliert und bei Bedarf auch variabel und programmierbar eingesetzt. Bearbeitungsprozesse, wie das Laserstrahlschweißen, -schneiden, -härten, -bohren oder -oberflächenmodifizieren wird weitestgehend durch diese nachgeschalten Optiken bestimmt. Optiken zur Strahlführung z. B. Umlenkspiegel, Strahlweichen oder spezielle „Remote Welding“ Systeme werden in diesem Merkblatt nicht behandelt. Weiterhin ist zwischen Mehrstrahl- und Multifokustechnik klar zu trennen. Bei der Mehrstrahltechnik (z. B. beidseitig gleichzeitiges Schweißen) entstehen auf dem Werkstück mehrere Wirkzonen, die sich unter Umständen berühren. Bei der Mehrfokustechnik hingegen handelt es sich stets um eine einzelne Prozesszone. Nur Letzteres soll in diesem Merkblatt berücksichtigt werden. Zunächst werden die verschiedenen Strahlformungskomponenten vorgestellt. Dabei werden deren Hauptanwendungsbereiche und grundlegende Eigenschaften, wie die Eignung für die verschiedenen Lasertypen, aufgeführt. Neben dem Schweißen werden auch noch artverwandte Verfahren wie das Schneiden, Bohren, Löten, Härten und Umschmelzen betrachtet. Eine Übersicht über Anwendungsgebiete der Strahlformungskomponenten und einige spezielle Anwendungsbeispiele für Schweißapplikationen und Leistungsdichteverteilungen vervollständigen dieses Merkblatt.