Laserschweißen eignet sich zum Schweißen verschiedenster Werkstoffe. Die hohe Leistungsdichte und Schweißgeschwindigkeit des Lasers führen zu einer sehr kleinen Schweißnaht und einer geringen Wärmeeinflusszone. Die chemische Zusammensetzung der Schweißnaht lässt sich an die jeweiligen Anforderungen der Schweißkonstruktion anpassen, und durch die Steuerung der Schweißbedingungen werden optimale Schweißergebnisse erzielt.
Kohlenstoffstahl
Niedriggekohlter Stahl und niedriglegierter Stahl weisen eine gute Schweißbarkeit auf, jedoch sollte beim Laserschweißen der Kohlenstoffgehalt des Materials (Kohlenstoffäquivalent C) nicht höher als 0,25 % sein.
Berechnungsformel für das Kohlenstoffäquivalent:
C=C%+Mn/6%+Ni/15%+Cr/13%+Cu/13%+Mo/4%
Bei Werkstoffen mit einem Kohlenstoffäquivalent von über 0,3 % steigt die Neigung zu Kaltrissen beim Schweißen. Eine gewisse Schweißnahtschrumpfung in der Konstruktion trägt dazu bei, die Eigenspannungen und die Rissneigung in der Schweißnaht und der Wärmeeinflusszone zu reduzieren. Werden Werkstoffe mit einem Kohlenstoffäquivalent von über 0,3 % und solche mit einem Kohlenstoffäquivalent von unter 0,3 % miteinander verschweißt, ist eine Schrägschweißung vorteilhaft, um die Martensit-Umwandlung zu begrenzen und die Rissbildung zu verringern. Bei einem Kohlenstoffäquivalent von über 0,3 % kann auch eine Reduzierung der Abschreckgeschwindigkeit die Rissneigung verringern.
Bei verzinktem Stahl führt die Verdampfungstemperatur von Zink (903 °C) deutlich unter dem Schmelzpunkt von Stahl (1535 °C). Dadurch entstehen beim Schweißen erhebliche Poren in der Schweißnaht, was das Laserschweißen, insbesondere das Eindringschweißen, erschwert. Aktuell werden Versuche durchgeführt, einen 0,1 mm breiten Spalt zwischen Ober- und Unterwerkstoff einzubauen, um den Zinkdampf entweichen zu lassen. Die Umsetzung dieses Spalts in der Praxis ist jedoch schwierig.
Der Schwefel- und Phosphorgehalt beeinflusst die Schweißrissbildung. Stähle mit einem Schwefelgehalt oder Phosphorgehalt von über 0,04 % neigen beim Laserschweißen zu Rissen.
Aufgrund des hohen Kohlenstoffgehalts an der Oberfläche neigt der Kohlenstoffstahl leicht zu Erstarrungsrissen und Rissen im Inneren.Kohlenstoffschicht, im Allgemeinen nicht geeignet für das Laserschweißen.
Veröffentlichungsdatum: 28. September 2022
