Mikrorohre prozesssicher mit dem Faserlaser schweißen

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Rofin-Sinar Laser GmbH

Jidet hat Vorrichtungen entwickelt, die es dem Bediener beim Einstellen ermöglichen, alle Maschinenelemente in Bezug auf das verwendete Bandmaterial perfekt und dauerhaft zu justieren. Ziel ist es, ein Rohr zu formen, das sowohl innen als auch außen eine einwandfreie Qualität aufweist. Die beiden Kanten des Bandmaterials sind in gleicher Höhe bis zur Achse des Laserschweißkopfes zusammenzufügen, um sie dann zu verschweißen und das Rohr endgültig auszuformen.

Kooperation hat die Entwicklung von zwei Umformwerkzeugen ermöglicht

Bei Rohren von solch geringer Wandstärke können sich bereits Verschiebungen von weniger als 1 µm stark auf die Schweißlage und -geometrie auswirken und zu nicht akzeptablen Qualitätsmängeln führen. Daher sind zahlreiche Tests durchgeführt worden, um Prozessgrenzwerte zu ermitteln und die minimal und maximal akzeptablen Toleranzen für das Bandmaterial in Bezug auf Breite, Dicke oder Wölbungsfehler festzulegen.

Somit konnten die verschiedenen Produktionsparameter bestimmt und Prozessstabilität sichergestellt werden. Die Kooperation hat die Entwicklung von zwei Umformwerkzeugen ermöglicht, mit deren Hilfe Rohre mit einem Durchmesser von 2,3 und 2,8 mm und Wandstärken von 0,08 bis 0,2 mm erfolgreich geschweißt werden können. Zum Einsatz kommt dabei der Faserlaser Rofin FL 020 mit einer Ausgangsleistung von 2 kW und Prozessgeschwindigkeiten bis 40 m/min.

Die kompakte Anlage beinhaltet:

• eine angetriebene Abhaspelvorrichtung,

• eine Bandreinigung,

• eine Bandführung,

• den Antrieb mit Vorschub über die Profilierrollen,

• die Formgebung des Rohres; diese erfolgt in fünf Profiliergerüsten, zwischen denen horizontal platzierte Seitenrollen die Führung und Anpassung des Rohres ermöglichen,

• den Schweißtisch, der mit zwei Rollen und Mikrometerjustierungen ausgerüstet ist zur Kontrolle und Einstellung der horizontalen und vertikalen Kantenlage,

• die Faserlaserquelle Rofin FL 020

• den Laserschweißkopf mit seiner sensorischen Nahtverfolgung; diese Einheit wird von Rofin entwickelt und hergestellt und ermöglicht eine sehr genaue Positionierung des Laserspots,

• den Prüfplatz, an dem der Bediener die Schweißposition am Rohr in Echtzeit verfolgen kann.

Faserlaser liefert Laserstrahl in hoher Qualität

Was das Schweißverfahren betrifft, so liefert der eingesetzte Faserlaser einen Laserstrahl in hoher Qualität. In der vorliegenden Konfiguration wird jedoch im Übergangsbereich zwischen Keyhole- und Wärmeleitschweißung mit Fokusdurchmessern von etwa 200 µm gearbeitet.

Der Lichtwellenleiter zur Übertragung des Strahls (zwischen Laserquelle und Schweißkopf) mit einem Durchmesser von 200 µm verbindet sich mit dem Schweißkopf an dem Kollimationsmodul. Am Ausgang der Faser ist der Strahl stark divergent und der Kollimator fokussiert ihn zurück bis auf einen Durchmesser von etwa 50 mm. Dann wird der Strahl durch eine Fokussieroptik gebündelt und zum Mittelpunkt des Schweißspalts geführt. Mit den verwendeten Brennweiten von 200 bis 250 mm wird ein Durchmesser des Laserspots zwischen 200 und 250 µm erreicht. Damit können die Kanten der Feinstbleche sehr effizient verschweißt werden.

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