Een gids voor laserlassen - Alles wat je moet weten

Lassen met laser is een geavanceerde en moderne methode voor het verbinden van materialen die toepassing vindt in veel industrieën. Dankzij de precisie, snelheid en hoge kwaliteit van de lassen wordt het beschouwd als een van de meest effectieve lasmethoden. In dit artikel leert u wat lassen met laser is, hoe het werkt en welke voordelen het heeft, evenals voor welke toepassingen deze technologie onvervangbaar is in de moderne productie.

Wat is lassen met laser?

Lassen met laser omvat het gebruik van een geconcentreerde laserstraal om materialen te smelten en te verbinden. Dit proces is uiterst nauwkeurig omdat de laserstraal nauwkeurig kan worden gericht op het verbindingspunt. De energie van de laserstraal smelt de randen van de materialen, die na stolling een duurzame en esthetische las creëren.

Een van de meest interessante aspecten van lassen met laser is het vermogen om lassen te creëren met een uitzonderlijk kleine breedte, variërend van 0,2 tot 13 mm. Bovendien minimaliseert dit proces dankzij de extreem hoge energiedichtheid de warmte-impact op andere gebieden van het materiaal. Het resultaat is niet alleen verhoogde precisie, maar ook verminderde vervorming van de gelaste elementen.
Deze technologie werkt perfect zowel op macro- als microschaal - van het verbinden van elementen in de zware en auto-industrie, tot perfecte en meest esthetische lassen in de meubelindustrie.

Soorten lassen met laser

Er zijn veel methoden voor lassen met laser die verschillen in toepassing en kenmerken. Hier is een overzicht van de belangrijkste:

Warmtegeleidingslassen

Deze methode omvat het verwarmen van het materiaal tot de smelttemperatuur zonder de verdampingstemperatuur te bereiken. Energie wordt geleverd aan het oppervlak van het materiaal en vervolgens verspreid door thermische geleidbaarheid naar het binnenste. Dit proces maakt het mogelijk om een lasbad te creëren zonder diepe penetratie. Het is een ideale oplossing voor het lassen van dunne materialen, zoals staal en aluminiumplaten tot 1,5 mm dik. Gaslasers, zoals CO₂, en vastestoflasers (bijv. Nd:YAG) worden vaak gebruikt in deze techniek omdat ze materiaalvervorming minimaliseren en hoge precisie garanderen.

Diepepenetratielassen

Bij deze methode dringt de laserenergie diep in het materiaal door, waarbij de smelt- en verdampingstemperatuur wordt overschreden. Er wordt een karakteristiek damp-plasmakanaal gevormd, dat lassen mogelijk maakt met een hoge diepte-breedteverhouding (tot 10:1). Deze techniek is vooral nuttig bij het lassen van dikke staalelementen en metaallegeringen. Krachtige lasers, zoals fiberlasers, worden gebruikt in het proces, die zelfs efficiënt zijn met materialen met een hoge reflectiecoëfficiënt, zoals aluminium.

Hybride lassen

Hybride laserlassen combineert lasertechnologie met andere methoden, zoals booglassen (MIG/MAG). De laserstraal creëert een dampkanaal, en een extra energiebron levert het vulmateriaal. Deze methode wordt gekenmerkt door hoge lassnelheid, het vermogen om onnauwkeurig passende elementen te verbinden en verminderde vervorming. Het wordt veel gebruikt in de scheepsbouw, auto-industrie en bouwsector.

Laser microlassen

Dit is een proces ontworpen voor het lassen van zeer kleine elementen met uitzonderlijke precisie. Gepulste lasers (bijv. Nd:YAG) worden gebruikt, die het mogelijk maken om de warmte-impact op aangrenzende gebieden van het materiaal te minimaliseren. Microlassen wordt gebruikt in elektronica, juwelenfabricage en geneeskunde, waar precisie cruciaal is.

Hier is het de moeite waard om toe te voegen over pulslassen, wat een techniek is die wordt gebruikt in MIG/MAG-methoden, waarbij de intensiteit van de lasstroom cyclisch wordt verhoogd en verlaagd. Dit maakt precieze controle mogelijk van de hoeveelheid warmte die in het materiaal wordt ingebracht, wat vooral gunstig is bij het lassen van dunne platen en materialen die gevoelig zijn voor thermische vervorming.

Laserverbinding van thermoplasten

Lassen met laser wordt ook gebruikt bij kunststoffen. De laserenergie wordt geabsorbeerd door het materiaal, waardoor het lokaal smelt en een permanente verbinding creëert. Deze techniek wordt onder andere gebruikt bij de productie van medische en elektronische componenten.

De belangrijkste kenmerken van lassen met laser

Het proces van lassen met laser biedt veel voordelen die het tot een van de meest geavanceerde en efficiënte technologieën in de industrie maken. Door parameters zoals laserlichtpulsenergie, focuspositie van de laserstraal of beschermgasstroom aan te passen, kan het proces worden aangepast aan verschillende materialen en productievereisten.

Hier zijn de belangrijkste voordelen van deze technologie:

• nauwkeurige energielevering - dankzij een laserstraal met hoge vermogensdichtheid wordt het lasproces gekenmerkt door een kleine breedte van de door warmte beïnvloede zone. Het vermogen om energie te reguleren maakt het mogelijk om zowel dunne materialen, zoals aluminiumplaten met een dikte van 1,5 mm, als dikkere elementen zoals stalen constructie-elementen te lassen.

• hoge lassnelheid - lassen met laser maakt het mogelijk om veel hogere lassnelheden te bereiken dan traditioneel lassen. Dit maakt het proces efficiënter, wat vooral belangrijk is in serieproductie. Hoge snelheid heeft geen negatieve invloed op de kwaliteit van de lassen.

• veelzijdigheid van toepassingen - lassen met laser maakt het mogelijk om een breed scala aan materialen te verbinden, zoals metalen of glas. Met deze methode is het ook mogelijk om koolstofarme staalsoorten te lassen. Het vermogen om parameters aan te passen (bijv. snelheid of lastijd) maakt het mogelijk om verschillende soorten materialen te verbinden met behoud van hoge laskwaliteit.

• minimaliseren van warmte-impact op het materiaal - dankzij de precieze instelling van de laserstraalfocus wordt energie geconcentreerd op een strikt gedefinieerde plaats, wat de warmte-impact op omliggende gebieden beperkt (zogenaamde zeer smalle HAZ - door warmte beïnvloede zone). Als gevolg hiervan zijn de lassen duurzaam en wordt het risico op vervorming of thermische schade aan het materiaal tot een minimum beperkt.

• reinheid en esthetiek van het proces - in het proces van lassen met laser is er geen noodzaak om extra vulmaterialen te gebruiken, wat van invloed is op het economische aspect. Bovendien worden dankzij de beperkte door warmte beïnvloede zone esthetische, gladde lassen verkregen, die vaak geen verdere verwerking vereisen. Een ander voordeel van lassen met laser is de afwezigheid van spatten, wat niet alleen de esthetiek van de uitvoering verbetert, maar ook de werkveiligheid verhoogt en de noodzaak om elementen te reinigen vermindert.

• gemak van automatisering - lassen met laser is gemakkelijk te integreren met automatische systemen (robotlassen), wat het een ideale oplossing maakt in moderne productielijnen. Het regelen van laserenergie en lassnelheid maakt volledige controle over het proces mogelijk, wat de efficiëntie en herhaalbaarheid verhoogt.

Bekijk: Robotische laserwerkstations van Fanuci

Het is ook de moeite waard om te benadrukken dat lassen met laser kan worden ondersteund door de toevoeging van materiaal in de vorm van lasdraad. In dit geval is het mogelijk om te lassen met kleine openingen terwijl nog steeds een solide verbinding wordt bereikt. Voor grotere openingen worden apparaten uitgerust met een 2W-kop aanbevolen, die efficiënt werk en uitstekende resultaten garanderen.

Wat zijn de beperkingen van lassen met laser?

Deze technologie, hoewel modern en effectief, heeft ook zijn beperkingen. Het is de moeite waard om de voor- en nadelen van lassen met laser grondig te analyseren om te beslissen of het geschikt zal zijn voor een bepaalde toepassing. Onder de belangrijkste nadelen zijn de hoge aanschafkosten. Niettemin zijn er momenteel verschillende series apparaten beschikbaar op de markt, waaronder budgetvriendelijke, zodat zelfs kleinere bedrijven deze technologie kunnen gebruiken.

Er wordt gezegd dat een uitdaging bij lassen met laser het beperkte vermogen is om sommige materialen te lassen, zoals metalen met een hoge reflectiecoëfficiënt (sterk reflecterend), bijv. koper. Het is echter de moeite waard om te onthouden dat dit een mythe is. Lassen met laser is volledig mogelijk, maar wat cruciaal is voor dergelijke materialen (bijv. roestvrij of zwart staal) is de toepassing van geschikte lasparameters (zoals laservermogen) en overweging van de coatingdikte.

Bekijk: Laserlassers van Fanuci

Beschermgassen bij lassen met laser

Bij lassen met laser spelen beschermgassen een sleutelrol, die de kwaliteit en kenmerken van de las beïnvloeden. Argon wordt het meest gebruikt vanwege de beschikbaarheid en lage reactiviteit, waardoor effectieve bescherming van het gesmolten metaalbad mogelijk is. Helium, hoewel duurder, biedt betere plasmacontrole vanwege de hoge ionisatie-energie, waardoor het onmisbaar is in projecten waar hoge precisie belangrijk is. Stikstof wordt voornamelijk gebruikt bij het lassen van roestvrij staal, waar het de las kan versterken, maar de interactie met aluminium of koolstofstaal kan leiden tot de vorming van nitriden, die de kwaliteit van de verbinding verminderen. Koolstofdioxide is daarentegen een economische keuze voor het lassen van koolstofarme staalsoorten, die gladde lassen biedt, hoewel het niet beschermt tegen staaloxidatie.

Toepassingen van lassen met laser

Lassen met laser vindt toepassingen in veel industrieën dankzij de veelzijdigheid en ongeëvenaarde precisie. Hier zijn de belangrijkste voorbeelden:

1. slotenmakerij, relingen en poorten - lassen met laser maakt het mogelijk om duurzame en precieze verbindingen te creëren, wat uiterst belangrijk is voor elementen die sterkte en precisie vereisen.

2. staalconstructies - lasertechnologie maakt het mogelijk om effectief grote staalelementen te verbinden, terwijl hoge kwaliteit en naleving van structurele vereisten worden gegarandeerd.

3. gastronomie - in de gastronomie-industrie wordt lassen met laser gebruikt om roestvrijstalen schalen en accessoires te produceren, waar duurzaamheid en hygiënische oppervlakte-uitvoering prioriteiten zijn.

4. meubelindustrie - deze technologie wordt vooral gewaardeerd bij de productie van beslag en loftmeubelen, waar lassen zowel nauwkeurig als esthetisch moeten zijn.

5. auto-industrie - lassen met laser wordt gebruikt om carrosseriedelen, chassis en motoronderdelen te verbinden. Snel verbinden zorgt voor duurzaamheid en esthetiek, die cruciaal zijn in de moderne autoproductie.

6. vliegtuigapparatuur - in de luchtvaart telt elke gram massa. Lassen met laser maakt het mogelijk om lichtgewicht en duurzame constructies te creëren die voldoen aan de hoogste veiligheidsnormen.

7. medische industrie - lassen met laser wordt gebruikt bij de productie van chirurgische instrumenten en implantaten. De reinheid van het proces en de hoge precisie van deze methode maken het mogelijk om elementen met complexe vormen te creëren.

8. elektronica - miniaturisatie van elektronische apparaten vereist precieze lassen. Laserlassers zijn ideaal voor het verbinden van kleine componenten zonder het risico ze te beschadigen.

9. kunststoffen - dankzij het vermogen om procesparameters aan te passen, wordt lassen met laser ook gebruikt bij het verbinden van thermoplastische materialen. De laserenergie wordt geabsorbeerd door het materiaal, waardoor duurzame verbindingen ontstaan in elektronische of medische producten.

Welke materialen kunnen met laser worden gelast?

Een van de meest gebruikte materialen is koolstofstaal, gebruikt in de zware industrie en auto-industrie, waar duurzaamheid van de las en diepe penetratie belangrijk zijn. Dankzij de laser is het mogelijk om sterke en dichte verbindingen te verkrijgen die hoge mechanische belastingen weerstaan.

Een ander materiaal dat perfect werkt met deze technologie is aluminium. Lassen van aluminium met laser maakt het mogelijk om lichtgewicht en duurzame elementen van elke vorm te verbinden, terwijl de warmte-impact op omliggende gebieden wordt geminimaliseerd.

Lasers kunnen ook titanium, koper en zelfs moeilijk te lassen materialen zoals nikkellegeringen of sommige kunststoffen lassen.

Soorten lasers gebruikt bij lassen met laser

Lassen met laser gebruikt verschillende lasertechnologieën die verschillen in het type straalversterkend medium, de golflengte van de uitgezonden golf en de bedrijfsmodus. Onder de meest gebruikte soorten lasers kunnen de volgende worden onderscheiden:

• Fiberlasers - gebruikmakend van een ytterbium (Yb) vezel als het actieve medium. Ze zenden golven uit in het bereik van 980 tot 1100 nm, die continue emissie of ultrasnelle pulsen in Q-Switch-technologie bieden. Ze worden gekenmerkt door compact ontwerp en hoge efficiëntie.

• Moleculaire CO₂-lasers - die golven uitzenden met een lengte van 10,6 μm, beschikbaar in continue en gepulste modi. Ze worden veel gebruikt in de industrie vanwege hun veelzijdigheid en vermogen om verschillende materialen nauwkeurig te snijden en te lassen.

• Vastestoflasers - waaronder kristallijne lasers zoals Nd:YAG (yttrium-aluminium-granaat) en YVO₄ (yttrium-orthovanadate). Ze zenden straling uit in het bereik van 10,6 μm in continue of gepulste modi. Door hun constructie zijn ze perfect voor het lassen van materialen met hoge dichtheid en hardheid.

• Robijnlasers - die golven genereren met een lengte van 694,3 nm. Ze hebben het vermogen om hoog vermogen te bereiken door optisch pompen met behulp van een flitslamp. Ze worden gebruikt in processen die hoge precisie vereisen.

• Halfgeleiderlasers - gebaseerd op laserdiodes die golven uitzenden met een lengte van 1070 nm. Ze kunnen werken in continue of gepulste modi, en hun pompen gebeurt elektrisch. Ze zijn efficiënt, compact en kunnen licht uitzenden in een breed spectraal bereik - van zichtbaar tot infrarood.

Elk van de genoemde soorten lasers biedt specifieke voordelen, aangepast aan verschillende industriële vereisten. Bijvoorbeeld, een laserlasser voor metaal die fibertechnologie gebruikt, maakt het mogelijk om materialen met hoge dichtheid, zoals roestvrij staal of aluminium, nauwkeurig te verbinden, wat zorgt voor lassen van hoge kwaliteit met minimale warmte-impact. Aan de andere kant werken CO₂-lasers goed met niet-metalen materialen, dankzij hun vermogen om kunststoffen effectief te snijden en te lassen.

Hoe kies je de juiste laserlasser?

De keuze van de juiste laserlasser hangt af van het materiaal, type verbinding en productievereisten. Het type laser - fiber, CO₂ of Nd:YAG - is cruciaal, aangezien elk specifieke voordelen biedt. Het stralingsvermogen beïnvloedt de penetratiediepte, waardoor het mogelijk is om zowel dunne als dikkere elementen te lassen. Het aanpassen van lasparameters, zoals snelheid of beschermgasintensiteit, beïnvloedt de kwaliteit van de resulterende las. Moderne laserlassers bieden de mogelijkheid tot automatisering, waardoor de efficiëntie en herhaalbaarheid van het proces worden verhoogd (herhaalbare lassen worden voornamelijk gevonden in massaproductie), terwijl de operationele kosten worden geminimaliseerd.

Meer informatie: Uitgebreide gids voor laserlassers

Is lassen met laser veilig?

Over het onderwerp lassen is het de moeite waard om het veiligheidsprobleem aan te pakken, aangezien het bedienen van een laserlasser training en kennis van gezondheids- en veiligheidsregels vereist. Onjuist gebruik kan leiden tot ernstige gevolgen. Het naleven van gezondheids- en veiligheidsregels bij het lassen beschermt niet alleen de gezondheid van operators, maar zorgt ook voor de efficiëntie en betrouwbaarheid van het proces. Is lassen met laser veilig? Ja, maar alleen op voorwaarde dat vastgestelde procedures worden gevolgd.

Lassen met laser - technologie die de toekomst van de industrie verandert

Investeren in lassen met laser is een stap richting innovatie die niet alleen de productiekwaliteit verbetert, maar ook de efficiëntie verhoogt. Het is een technologie van de toekomst die vandaag al het gezicht van het lassen verandert en een concurrentievoordeel biedt aan bedrijven die het implementeren.

Als u op zoek bent naar een betrouwbare en moderne oplossing, is lassen met laser met Fanuci-apparaten een keuze die zelfs aan de meest veeleisende verwachtingen zal voldoen.

Bibliografie:

1. Dominik Wyszyński, Lassen met laser - geselecteerde methoden, "Welding Technology Review", Vol. 88 12/2016, https://distantreader.org/stacks/journals/pspaw/pspaw-717.pdf, online toegang [15.01.2025]

2. Agnieszka Twardowska, Technologische lasers ontworpen voor lassen, "Annales Universitatis Paedagogicae Cracoviensis Studia Technica", III (2010), https://rep.up.krakow.pl/xmlui/bitstream/handle/11716/10535/AF074--25--Lasery-technologiczne--Twardowska.pdf?sequence=1&isAllowed=y, online toegang [15.01.2025]

3. Productietechnieken. Lastechnologie. Laboratorium, bewerkt door A. Ambroziak, https://dbc.wroc.pl/Content/7156/PDF/Techniki_wytwarzania.pdf, Wrocław 2010, online toegang [16.01.2025]