Wobbler

D30 Wobble Kopf

D30 Schweißkopf mit integrierter Strahlablenkung

IPG Photonics bietet Schweißköpfe mit integriertem Wobble-Modul an. Das wobbling verbreitert mit qualitativ hochwertigen, fokussierten Laserstrahl die Schweißnaht und benötigt nur minimale Leistung. Das Wobble-Modul ermöglicht qualitativ hochwertiges Schweißen auch bei Spalten zwischen den Schweißteilen. Es verbessert die Stabilität, die Wiederholbarkeit und die Schweißnaht-Ästhetik. Dank seiner Flexibilität macht es das Laser-Wobbeln leichter, die Schweißparameter für unterschiedliche Materialien und Teilegeometrien zu optimieren. Das Verfahren erzielt vielversprechende Ergebnisse in der Automobil- und Eisenbahnindustrie.

3D

Features

Unübertroffenes Handling der Laserleistung Voll integrierte Nahtverfolgung
Programmierbare Scanparameter Abgedichtet für Langzeitstabilität
Variabler Radius und Frequenz des Wobbelns Plug-and-play Architektur für alle IPG Laser

 
 

Technische Daten

Wobbel-Frequenz 1 kHz
max. Laserleistung 6 kW

Beispiel-Konfiguration

Brennweite 500 mm*
Wobbel-Durchmesser 5 mm

Scan-Feld inkl.
Wobbel-Funktion (eine Achse)

± 5 mm

max. Scan-Feld
(eine Achse)

± 7.5 mm

* weitere Brennweiten sind verfügbar

 

Ideal zur Überbrückung von großen Spaltmaßen
 

Kohlenstoffhaltiger Stahl
Kehl-Naht

 

Aluminium
 I-Naht

 

Austenitischer Edelstahl
 I-Naht

 

Austenitischer Edelstahl
Wärmetauscher

 

Austenitischer Edelstahl
Wärmetauscher

Wobble and Seam Tracking Module

Vorteile des Laserschweißens mit Wobble-Technik im Vergleich zum konventionellen Laserschweißen

 


 Wobble Geometrie

  • Nachfolgende Wobbel-Modi stehen bei den Schweißoptiken zur Verfügung:

  • In Abhängigkeit der Anwendung können sowohl die Wobbelfrequenz als auch die Amplitude angepasst werden

 


Schweiß-Qualität

  • Im Vergleich zum konventionellen Laserschweißen wird beim Laserschweißen mit Wobbelfunktion eine bessere Nahtqualität erreicht.
  • Bei hochreflektiven Materialien wird die Homogenität der Schweißnahtdurch die Wobbelfunktion deutlich verbessert.
 

Eckverbindung an TiAl (Materialstärke 1.5 mm). Im Bild links ist das Bauteil dargestellt, das Bild rechts zeigt die mikroskopische Aufnahme der Naht.

 


 Schwierig zu schweißende Materialien

  • Einige Materialien lassen sich mit den herkömmlichen Optiken nur sehr schlecht schweißen. Dies sind z.B.:
    • –einige Aluminium-Legierung die zur starken Porenbildung neigen

    • Heißrißanfällige Federstahl-Legierungen

  • Durch die Verwendung der Wobbel-Optik kann der Schweißprozess durch die Anpassung des Wobbel-Geometrie, der Wobbel-Frequenz und der Amplitude deutlich verbessert werden, so dass Schweißdefekte stark minimiert oder sogar gänzlich eliminiert werden können.

   
Aluminium-Legierung (6061) mit konventioneller Optik geschweißt: Porenbildung in der Fügezone   Aluminium-Legierung (6061) mit Wobbel-Optik geschweißt: porenfreie Fügezone

 


Schweißen von Mischungsverbindungen

 

  • Beim Schweißen von Mischverbindungen weist die Wobbel-Optik deutliche Vorteile auf, z.B. bei:

    – Materialien mit unterschiedlichen Schmelztemperaturen und unterschiedlichem Absorptionsgrad. Hier kann die Leistungsverteilung mittels der verschiedenen Wobbel-Parameter an das Material angepasst werden.
    – Materialien, welche eine spröde intermetallische Phase in der Fügezone bilden. Mit der Wobbel-Optik wird sowohl der Aufschmelz- als auch der Erstarrungsvorgang gezielt beeinflusst und dadurch die Schweißqualität deutlich gesteigert.

 
Verbindung von Edelstahl mit Kupfer (zikulare Wobbel-Geometrie)   Die EDX-Aufnahme zeigt die Durchmischung der beiden Metalle in der Fügezone

 


Toleranz der Prozessparameter

  • Die Einstellung der Prozessparameter ist wesentlich unempfindlicher gegenüber Toleranzen, wie z. B. der maximale Spalt zwischen den Bauteilen
  • Beispiel: Abstand zweier Bleche beim Stumpfstoss (Materialdicke 1.5 mm):

 

A) Variation des Spaltes zwischen zwei Bauteilen   B) Versatz vom Fügezentrum
 

 

Spalt, μm 0 50 100  150 200 250 300 350 400 450 500   
Konventionelles Laserschweißen o o Δ  Δ  × × × × × × ×  
Laserschweißen mit Wobbel-Optik o o  o  o o o Δ Δ Δ Δ ×  
Versatz, μm 0 50 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
Konventionelles Laserschweißen o o o o Δ × × × ×  ×  × ×
Laserschweißen mit Wobbel-Optik o o o o o Δ Δ Δ Δ ×

 

o  = gute Qualität

Δ = ausreichende Qualität

× = Unmangelhafte Qualität / nicht geschweißt

Kantendetektion/Nahtführung

  • komplettes System zur Kantendetektion und Nahtführung
  • Steigerung der Produktivität durch automatische Positionierung der Optik
  • Verwendung von schnelles CCD-Kameras und Strboskopbeleuchtung zur Erfassung schnell bewegter Bauteile
  • Postioniergenauigkeit < 10 µmErreichen einer höheren Prozessstabilität

Bohren

  • Bohren von Löchern mit einstellbarem Durchmesser
  • Verwendung von speziellen Düsen zur Optimierung der Gasströmung
  • Erreichen von konstanten ErgebnissenAnpassung der Bohrlochgeometrie mittels einer Scannersteuerung

Scan-Anwendungen

  • Ideal für Anwendungen innerhalb eines kleinen Arbeitsfeldes
  • Verwendung der IPG Scannersteuerung und IPG Schweißsoftware zur Programmierung
  • Erhöhung der Flexibilität der Wobbel-Optik um eine Vielzahl von Geometrien und Funktionen
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