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Vakuum optimiert das Kupferschweissen mit Infrarotlasern

(11.12.2020) Durch die zunehmende Produktion von Elektrofahrzeugen gilt es, die Fertigungstechnologien zu optimieren. Dazu zählt das Schweissen, um Kupferbauteile zu verbinden. Dabei setzen inzwischen viele Unternehmen auf das Laserschweissen mit grünen oder blauen Wellenlängen. Es gibt inzwischen Alternativen, die hohe Qualität mit gesteigerter Produktivität verbinden – und das zu deutlich geringeren Kosten.



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Kupferschweissen: Makroschliff einer LaVa-Schweissnaht mit 300µm Einschweißtiefe. (zvg)



Bisher gab es beim Kupferschweissen mit Infrarotlasern verschiedene Herausforderungen, zum Beispiel hinsichtlich Reproduzierbarkeit mit gleichbleibender Qualität sowie vermehrter Poren- und Spritzerbildung. Insbesondere durch die hohen Reflektionseigenschaften von Kupfer bei der Bearbeitung mit Infrarot (IR) stellt die Wärmeentwicklung ein Problem dar. Beim klassischen IR-Laserschweissen gehen somit – sowie durch die hohe Wärmeleitfähigkeit von Kupfer – enorme Energiemengen verloren. Daher suchten viele Unternehmen in den letzten Jahren nach alternativen Verfahren – und stellen grüne und blaue Laser als die neue Lösung für das Kupferschweissen in den Fokus.


Technische Vorteile vs. hohe Kosten
Recherchiert man die verschiedenen Verfahrensweisen und Wellenlängen, spricht kaum etwas gegen die Verwendung grüner und blauer Laser für das Schweissen von Kupfer. So bieten sie zum Beispiel den Vorteil, dass grünes und blaues Laserlicht von Kupfer besser absorbiert wird, wodurch die Schmelztemperatur schneller erreicht wird, der Schweissprozess früher beginnt und somit weniger Laserleistung erforderlich ist. Auch die Spritzerbildung wird im Gegensatz zum klassischen Infrarot-Laserschweissen reduziert. Der grösste Nachteil an dem Schweissverfahren mit diesen Laserstrahlquellen: die Kosten. Laser mit grüner oder auch blauer Wellenlänge sind im Vergleich zu IR-Lasern wesentlich kostenintensiver. Eine optimale Vorgehensweise müsste dementsprechend die genannten technischen Vorteile bieten, aber zu den Kosten für Infrarotlaser verfügbar sein. Des Weiteren sind die Quellen mit sichtbarem Licht nur bis Strahlleistungen von 2 kW in ausreichender Strahlqualität für das Tiefschweissen verfügbar.


Laserschweissen im Vakuum macht’s möglich
Dass es dafür bereits Lösungen auf dem Markt gibt, zeigt das Laserschweissen im Vakuum (LaVa-Schweissen). Bei diesem Schweissverfahren kommt ein Infrarotlaser zum Einsatz, aber wie der Name schon sagt, arbeitet dieses Verfahren im Vakuum. Durch die besonderen Umgebungseigenschaften beim LaVa-Schweissen mit Infrarot-Laserquellen ist es nicht mehr nötig, Laser mit Wellenlängen aus dem sichtbaren Bereich – blau und grün – für das Kupferschweissen zu verwenden. Umgebungsdruck und Verdampfungstemperatur werden reduziert, dadurch der Schweissprozess stabilisiert sowie Spritzer, Risse und Porenbildung vermieden. Während beim klassischen Kupferschweissen mit Infrarotlasern hohe Laserleistungen zum Tiefschweissen benötigt werden, können beim LaVa-Schweissen durch die Steigerung des Prozesswirkungsgrades sogar Einschweisstiefen > 1 mm pro 1000 W realisiert werden.


Mitteilung der LaVa-X GmbH, D-Herzogenrath (gekürzt)

www.lava-x.de


Kontakt:
LaVa-X GmbH
Kaiserstrasse 100
D-52134 Herzogenrath
+49 2407 953898 90
info@lava-x.de

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