Die Vorteile der Hand

Bilder: IPG Photonics

Das automatisierte Laserschweißen erfreut sich in den letzten Jahren immer größerer Beliebtheit, da Ladenbesitzer erkannt haben, wie effizient das Verfahren bei richtiger Anwendung sein kann. Aufgrund der reduzierten Wärmeeinflusszone, die mit einem Laser erreicht wird, und der Möglichkeit, hochwertige Schweißnähte ohne die Notwendigkeit von Schweißdraht herzustellen, war dies eine natürliche Überlegung für jeden, der mit dünnen Materialien wie Edelstahl arbeitet, bei denen das Produktfinish oft im Vordergrund steht. Bis vor Kurzem schien es unwahrscheinlich, diese Technologie auf manuelle Anwendungen zu übertragen, da herkömmliche Lasergeräte komplex und teuer sind und aufgrund von schlecht konzipierten Produkten Gesundheits- und Sicherheitsbedenken bestehen.

Ende 2020 ging IPG Photonics auf diese Bedenken ein, indem es sein handgeführtes Laserschweißsystem LightWELD 1500 vorstellte, und es war einer der großen Anziehungspunkte in der Schweißhalle von FABTECH Chicago in diesem Jahr, als es sein neues XC-Modell auf den Markt brachte, das eine Reinigung beinhaltet Funktion.

Das Erscheinungsbild der IPG-Schweißstromquelle ist genau die Art von Kastenkonstruktion, die ein Schweißer gewohnt ist, mit den Maßen 12,4 x 25,2 x 21 Zoll und einem Gewicht von 118 Pfund. Es verfügt über ein Bedienfeld, mit dem der Bediener die Laserleistung zwischen 150 und 1.500 W einstellen kann, sodass durch einfaches Drehen eines Knopfes schnelles Schweißen von bis zu 4 mm dickem Material eingestellt werden kann. Das System kann bis zu 74 voreingestellte Modi speichern, darunter vom Hersteller empfohlene Schweißrezepte sowie Platz für vom Benutzer entwickelte Schweißrezepte. Das System gibt dem Bediener die Möglichkeit, diese voreingestellten Modi an bestimmte Material- und Teilekonfigurationen anzupassen.

Obwohl die Schweißpistole wie ein GMAW-Brenner funktioniert und gleichzeitig wie eine GTAW-Pistole aussieht, erzeugt die Stromquelle keinen Lichtbogen. Stattdessen wird sehr stark fokussierte Lichtenergie verwendet, die von einer Faserlaserquelle (so genannt, weil sie aus Gründen der Effizienz und Zuverlässigkeit ausschließlich Festkörper-Glasfasertechnologie verwendet) erzeugt wird, um das Schmelzbad zu erzeugen. Bei voller Leistung von 1.500 W sind Schweißnahtdicken von bis zu 4 mm bei einseitigen Schweißnähten in Edelstahl, verzinktem Stahl, Weichstahl und Aluminium und 10 mm bei doppelseitigen Schweißnähten möglich. Bei Kupfer sind im Pulsbetrieb Schweißnahtdicken von bis zu 1 mm bei einseitiger Schweißung und 2 mm bei doppelseitiger Schweißung möglich.

Laser sind natürlich ziemlich präzise, ​​daher ist die Wobble-Einstellung erforderlich, um eine anständige Schweißung an Teilen mit nicht perfekter Passung zu erzielen.

„IPG und andere Laserhersteller verwenden den Begriff „Wobbeln“, um eine Gerätefunktion zu beschreiben, die bewirkt, dass die Position des Strahls über kleine Entfernungen abgetastet wird“, sagte David Fisher, Direktor für Unternehmensmarketing bei IPG. „In diesem Fall wird der Strahl gewackelt oder von einer Seite zur anderen gescannt, um die Breite des Schmelzbads zu vergrößern.“

Mit der Wobble-Funktion kann der Bediener eine Nahtbreite von bis zu 5 mm einstellen. Eine zusätzliche Steuerung, die sogenannte Wobble-Frequenz, kann zur Feinabstimmung des Aussehens und der Qualität der Schweißnaht verwendet werden.

„Wobble-Frequenz und -Breite sind bereits in den voreingestellten Programmen eingestellt“, sagte Fisher. „Man sieht es nicht, aber es ist im Hintergrund. Wenn Sie mehr oder weniger davon benötigen, können Sie es einstellen, um es an Ihre Bedürfnisse anzupassen.“

Zusätzlich zum grundlegenden Schweißmodus, der als CW-Modus bekannt ist, weil der Laserstrahl in einer kontinuierlichen Welle arbeitet, ist die Maschine auch mit einem Heftmodus, einem Stichschweißmodus und einem Impulsmodus ausgestattet, allesamt verschiedene Einstellungen, die für bestimmte Anwendungen optimiert sind . Die Maschine verfügt über eine Matrixtabelle für verschiedene Materialien und Dicken, die dem Bediener bei der Auswahl des besten Verarbeitungsmodus hilft. Für Anwendungen mit weniger präzisen Teilen, die etwas Metallfüllung erfordern, kann optional ein automatischer Drahtvorschub an der Pistole angebracht werden. Auch hier stehen voreingestellte Moduseinstellungen zur Verfügung, um direkt nach dem Auspacken gute Ergebnisse zu erzielen.

Auf der FABTECH 2021 stellte IPG sein Modell 1500 XC vor. Zusätzlich zu allen oben beschriebenen Schweißfunktionen verfügt der XC über eine Hochfrequenz-Pulslaserfunktion, die zur Teilereinigung genutzt werden kann.

Hier sehen wir, wie das XC-Modell zum Reinigen des Materials vor dem Schweißen verwendet wird.

„Die Funktionsweise der Reinigungsmodi ähnelt dem Wackeln. Das XC-Modell bietet einen größeren Scanabstand und ermöglicht eine Reinigung von bis zu 15 mm mit dem hochfrequenten gepulsten Strahl“, sagte Fisher. „Diese Modi können sowohl für Vor- als auch für Nachschweißvorgänge verwendet werden. Ganz gleich, ob Sie Rost von Teilen entfernen oder Ruß oder Rückstände nach dem Schweißen entfernen, Sie können dies ohne Schleifen oder Chemikalien erreichen.“

Der Wechsel von der Schweiß- zur Reinigungsfunktion erfordert beim XC nur einen Düsenwechsel und eine Modusauswahl, sodass die Aufgabe weniger als 20 Sekunden dauert.

Fisher wies darauf hin, dass Bediener, die ein Lasersystem verwenden, zusätzlich zu den gleichen Sicherheits- und PSA-Vorkehrungen, die für ein Standardschweißgerät gelten, einige zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen beachten müssen. Erstens muss das System in einem sogenannten lasergesteuerten Bereich betrieben werden; In der Regel handelt es sich um einen lichtdicht umschlossenen Bereich oder Raum mit Sicherheitsverriegelungen und optischen Anzeigen an den Türen, um zu verhindern, dass ungeschützte Personen den Bereich betreten und dem Laserstrahl ausgesetzt werden. Zweitens muss jeder, der sich im lasergesteuerten Bereich aufhält, beim Betrieb des Lasers eine vom Hersteller bereitgestellte Laserschutzbrille und einen Helm tragen.

Als zusätzlichen Schutz für die Laserbediener ist die Maschine außerdem mit weiteren Sicherheitsvorrichtungen ausgestattet. Wie bei allen Laserprodukten kann es durch einen Schlüsselschalter gesperrt werden, wenn es nicht von einem geschulten Bediener verwendet wird.

Ähnlich wie bei GMAW-Geräten muss das Handlasersystem geerdet sein, um betriebsbereit zu sein. Daher verfügt es über ein Erdungskabel, das eine Signalschleife von der Schweißpistole herstellt, die den Kontakt zum Teil auf dem Tisch und zum Gerät herstellt. Wenn der Schweißkopf das geschweißte Teil nicht berührt, wird die Laserleistung abgeschaltet und die Maschine ist nicht betriebsbereit.

Die Maschine verfügt außerdem über einen zweistufigen Schweißpistolenauslöser – Aktivieren und dann Auslösen – für den absichtlichen Betrieb.

„Wir haben Sicherheitsschulungen und Einführungsvideos erstellt, die sich unsere Kunden ansehen müssen, bevor sie die Maschine in Betrieb nehmen“, sagte Fisher. „Es ist wichtig, dass Benutzer die Bedienungsanleitung und alle Sicherheitsanweisungen lesen und verstehen, bevor sie das Gerät verwenden“, betonte er.

Die Maschine ist mit vier Düsentypen ausgestattet, die jeweils für unterschiedliche Schweißarten, Konfigurationen und Teilegeometrien optimiert sind: gegabelte Spitzen, die für Außeneckpunkte geeignet sind, und engere Spitzen für Innennähte.

„Die Maschine wird mit einer Matrix geliefert, die empfiehlt, welche Spitzen für welche Geometrien verwendet werden sollten“, sagte Fisher.

Die größte Veränderung, die Benutzer beim ersten Ausprobieren des Laserschweißgeräts feststellen, ist laut Fisher die Geschwindigkeit.

„Die Bediener sind darauf eingestellt, Schweißnähte mit einer bestimmten Geschwindigkeit auszuführen“, sagte er. „Sie haben ein Muskelgedächtnis. Die Herausforderung für sie besteht zunächst darin, zu verstehen, dass die Ausrüstung zwar auf ihre Geschwindigkeit eingestellt werden kann, der Prozess jedoch leicht zwei- oder viermal schneller sein kann als das, was sie von GMAW und GTAW gewohnt sind. Aus Kundenerfahrungen und Erfahrungsberichten haben wir herausgefunden, dass Menschen aufgrund der Vertrautheit mit dem Pistolendesign und der einfachen Auswahl eines gespeicherten Anwendungsmodus, der zum Material und zur Dicke passt, schnell in der Lage sind, gleichbleibende, qualitativ hochwertige Schweißnähte zu erstellen.“

Herausgeber Robert Colman ist unter [email protected] erreichbar.

IPG Photonics, www.ipgphotonics.com