Festigkeit von Laserschweißnähten – Tests, Ergebnisse und Fachanalyse

Festigkeit von Laserschweißnähten – Tests, Ergebnisse und Fachanalyse

Das Laserschweißen von Metallen erfreut sich in der industriellen Fertigung zunehmender Beliebtheit – insbesondere dort, wo Geschwindigkeit, Präzision und Nahtqualität entscheidend sind. In unserem Test haben wir die Festigkeit von Kehlnähten untersucht, die mit dem industriellen Laserschweißgerät FANTECH LWG 4.0 EXPERT gefertigt wurden, und eine detaillierte Analyse von Makroschliffen durchgeführt. Die Ergebnisse überzeugen selbst anspruchsvollste Fachleute: Die Laserschweißnähte zeigten eine außergewöhnliche Festigkeit und Qualität, die den Anforderungen anspruchsvoller Industrieanwendungen gerecht wird.

Inhalt des Artikels:

Laserschweißen und seine Vorteile in der Industrie

Laserschweißen ist ein Verfahren zur Verbindung von Metallen, bei dem ein hochkonzentrierter Laserstrahl eingesetzt wird. Dieser Strahl bringt die Energie direkt in die Schweißnaht ein, wodurch das Material schnell aufschmilzt und anschließend erstarrt. Das Ergebnis ist eine extrem präzise, saubere und stärkere Verbindung als das umliegende Grundmaterial.

Im Vergleich zu konventionellen Verfahren wie MIG/MAG oder TIG bietet das Laserschweißen mehrere wesentliche Vorteile:

Präzision: Der Laser ermöglicht extrem schmale und präzise Nähte bei minimaler thermischer Beeinflussung des umliegenden Materials.
Geschwindigkeit: Höhere Schweißgeschwindigkeit führt zu kürzeren Produktionszeiten und gesteigerter Produktivität.
Qualität: Die Schweißnähte sind glatt, homogen und erfordern oft keine Nachbearbeitung.
Flexibilität: Geeignet für dünne und dickere Materialien, verschiedene Metallarten und Materialkombinationen.

In der Praxis bedeutet das, dass Laserschweißen in zahlreichen Branchen eingesetzt werden kann – von der Automobilindustrie über Luftfahrt, Maschinenbau, Energie, Gastronomieausstattung und Medizintechnik bis hin zur Feinblechverarbeitung.

TEST 1: Schweißnahtanalyse bei 3 mm Blechstärke

Bei einer Leistung von 900 W wurden auf dünneren Blechen Schweißnähte mit homogener Struktur ohne sichtbare Fehler erzeugt.

Die Durchschweißungen waren ausreichend tief, um die Festigkeit und Zuverlässigkeit der Verbindung zu gewährleisten.

Diese Ergebnisse bestätigen, dass sich das Laserschweißen auch für feinere Konstruktionen eignet, bei denen die thermische Beeinflussung des umliegenden Materials minimiert werden muss.

TEST 2: Schweißnahtanalyse bei 8 mm Blechstärke

Selbst bei größerer Materialstärke konnte die Lasertechnologie eine gleichmäßige und stabile Naht erzeugen.

Das ist besonders wichtig bei Konstruktionen, die hohen Belastungen oder Vibrationen ausgesetzt sind – dort könnten innere Fehler andernfalls zu Schäden führen.

Wie verlief der Festigkeitstest der Kehlnaht?

Verwendetes Material und Ausstattung

Für den Festigkeitstest wurden Stahlbleche des Typs S355 mit einer Dicke von 6 mm verwendet.
Als Zusatzmaterial diente G3Si-Draht mit einem Durchmesser von 1,2 mm.
Die Schweißnähte wurden mit dem Laserschweißgerät FANTECH LWG 4.0 EXPERT bei einer Leistung von 2000 W gefertigt.

Für den Schweißprozess wurden folgende Parameter eingestellt

Leistung: 1750 W
Oszillation: 4 mm
Schweißgeschwindigkeit: 60 cm/min

Diese Parameter wurden gewählt, um typische Produktionsbedingungen zu simulieren, bei denen sowohl die Nahtqualität als auch die Arbeitsgeschwindigkeit entscheidend sind.

Ziel des Tests

Ziel war es zu prüfen, ob die Kehlnähte hohen Zugkräften standhalten und die Anforderungen für anspruchsvolle industrielle Anwendungen erfüllen. Gleichzeitig sollte festgestellt werden, ob die Lasertechnologie eine vergleichbare oder höhere Festigkeit als herkömmliche Schweißverfahren bietet.

Ergebnisse des Zugversuchs

Die Tests wurden in einem akkreditierten Labor durchgeführt. In beiden Fällen kam es bei der Belastung zum Bruch außerhalb der Schweißnaht – der Grundwerkstoff riss ab.

Gemessene Werte

Probe 1: 549 MPa
Probe 2: 540 MPa

Ergebnis des Zugversuchs einer Kehlnaht, geschweißt mit dem Laserschweißgerät FANTECH LWG 4.0 EXPERT

Foto: Ergebnis des Zugversuchs – Der Bruch außerhalb der Schweißnaht im Grundmaterial bestätigt die hohe Festigkeit der Lasernaht.

Die Interpretation der Ergebnisse ist eindeutig

Die Festigkeit der Schweißnaht war höher als die des Grundmaterials. Das bestätigt, dass beim korrekten Einstellen der Parameter das Laserschweißen extrem belastbare Verbindungen erzeugen kann.

Makroschliff einer lasererzeugten Kehlnaht mit dem FANTECH-Schweißgerät auf 3 mm Blech bei 900 W Leistung

Foto: Makroschliff einer Kehlnaht auf 3 mm Stahlblech – homogene Struktur ohne sichtbare Fehler bei 900 W Leistung.

Makroschliffe von Kehlnähten – Einblick in die innere Struktur

Um die Verbindungsqualität nicht nur in Bezug auf die mechanische Festigkeit, sondern auch auf die metallurgische Struktur zu bewerten, wurden Makroschliffe angefertigt. Diese ermöglichen einen detaillierten Blick auf die innere Homogenität und Durchdringung der Schweißnaht.

Makroschliff einer lasererzeugten Kehlnaht mit dem FANTECH-Schweißgerät auf 8 mm Stahlblech

Foto: Makroschliff einer Kehlnaht auf 8 mm Stahlblech – gleichmäßige und feste Verbindung auch bei größerer Materialstärke.

Einfluss von Nahtbreite und Leistung auf die Durchdringung

Es wurden zwei Kehlnähte mit unterschiedlichen Parametern verglichen:

Linke Naht: Leistung 1750 W, Breite 4 mm
Rechte Naht: Leistung 1400 W, Breite 2 mm

Interessanterweise wies die rechte Naht trotz geringerer Leistung eine tiefere Durchdringung auf. Der Grund dafür liegt in der konzentrierteren Energiezufuhr auf eine schmalere Naht, die eine effizientere Tiefenerwärmung des Materials ermöglicht.

Wesentliche Erkenntnisse aus dem Test

Laserschweißnähte können eine höhere Festigkeit als das Grundmaterial aufweisen.
Die Technologie eignet sich für unterschiedliche Materialstärken – von dünnen Blechen bis zu dickeren Werkstoffen.
Die Qualität der Durchdringung wird maßgeblich von der Nahtbreite und der eingestellten Leistung beeinflusst.

Wann ist Laserschweißen die richtige Wahl für Ihr Projekt?

Laserschweißen ist die ideale Wahl, wenn:

Sie höchste Präzision und eine ästhetisch ansprechende Naht erwarten.
Sie die wärmebeeinflusste Zone so klein wie möglich halten müssen.
Sie mit anspruchsvollen Materialien oder Materialkombinationen arbeiten.
Sie eine effiziente Lösung für die Serienfertigung suchen.

Praktische Vorführung in den FANTECH-Showrooms möglich

Interessenten bieten wir die Möglichkeit, das Laserschweißgerät FANTECH LWG 4.0 EXPERT live im Einsatz zu erleben. In unseren Showrooms können Sie den Schweißprozess direkt beobachten oder Ihre individuellen Anforderungen mit unserem Vertriebsmitarbeiter oder einem Schweißspezialisten besprechen.

Laserschweißen = die unvermeidliche Zukunft

Laserschweißen erweist sich als zuverlässige und vielseitige Methode für ein breites Spektrum industrieller Anwendungen. Unsere Tests haben gezeigt, dass sich bei korrekt eingestellten Parametern Schweißnähte erzielen lassen, deren Festigkeit sogar das Grundmaterial übertrifft.
Für Unternehmen, die eine Technologie suchen, die Geschwindigkeit, Präzision und Qualität vereint, ist das Laserschweißen der logische nächste Schritt.

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