Wat is laserlassen?
Laserlassen is een lasproces waarbij gebruik wordt gemaakt van geconcentreerd laserlicht met een hoog vermogen om het materiaal te smelten. Een belangrijk aspect hierbij is dat het licht wordt geabsorbeerd door het materiaal. Hierdoor ontstaat warmte in het materiaal en ontstaat er ook een smeltbad.
Niet alle materialen absorberen licht van een bepaalde golflengte even goed. De mate van absorptie is afhankelijk van de golflengte van het laserlicht en het type materiaal.
Er zijn verschillende vormen van laserlassen:
- conductielassen
- laser keyhole lassen
- laser hybride lassen
- remote welding
- handmatig laserlassen
Verschillen
Laserlassen
TIG lassen
Lastijd
10 sec.
50 sec.
Nauwkeurigheid
Minimale nabewerking
Weinig vervorming
Voordelen van laserlassen
- Snel
- Makkelijk uit te voeren
- Minimale nabewerking
- Weinig warmte inbreng met als gevolg weinig vervorming van het materiaal
Laserlassen heeft zich bewezen als een veelzijdige en geavanceerde lastechniek die tal van voordelen biedt ten opzichte van andere methoden. Het wordt steeds populairder in verschillende industrieën vanwege zijn hoge precisie, minimale vervorming, hoge lassnelheid, afwezigheid van toevoegmateriaal en minimale thermische belasting. Hoewel er enkele beperkingen en uitdagingen zijn bij het laserlassen, is het potentieel ervan enorm. In dit artikel zullen we de voordelen van laserlassen bespreken, evenals de beperkingen en mogelijke oplossingen voor veelvoorkomende problemen.
Interesse in laserlassen?
Plan hier je gratis telefonisch adviesgesprek in met onze laserlasspecialist Arjen.
Arjen
Laserlasspecialist
Voordelen van laserlassen uitgebreid
Hoge Precisie
Laserlassen maakt gebruik van een geconcentreerde, smalle laserstraal die met grote precisie kan worden gericht. Dit maakt het mogelijk om complexe laspatronen en fijne lasverbindingen te creëren, zelfs op kleine onderdelen. De nauwkeurigheid van laserlassen maakt het bijzonder geschikt voor toepassingen waar hoge precisie vereist is.
Minimale vervorming
Omdat laserlassen een contactloos proces is, wordt de warmte-input naar het werkstuk geminimaliseerd. Dit resulteert in minder vervorming van het materiaal, vooral bij het lassen van dunne plaatmaterialen of gevoelige componenten. Het verminderen van de vervorming tijdens het lasproces draagt bij aan het behoud van de dimensionale nauwkeurigheid van het werkstuk.
Hoge lassnelheid
Laserlassen maakt snelle lasprocessen mogelijk, wat resulteert in kortere cyclustijden en een verhoogde productiviteit. De geconcentreerde energie van de laserstraal zorgt voor een efficiënte smelting en stolling van het materiaal, waardoor snelle en betrouwbare lasverbindingen kunnen worden gemaakt.
Geen toevoegmateriaal nodig
In veel gevallen kan laserlassen worden uitgevoerd zonder toevoegmateriaal. Dit bespaart kosten en vergroot de laszuiverheid, vooral bij het lassen van materialen waarbij de toevoeging van extra materiaal ongewenst is. Het ontbreken van toevoegmateriaal kan ook leiden tot een snellere productie en vereenvoudigde lasprocessen.
Minimale thermische belasting
De geconcentreerde warmte-inbreng van de laserstraal beïnvloedt het omringende materiaal slechts minimaal. Dit resulteert in minder spanningen en vervormingen in het werkstuk, waardoor de structurele integriteit van het materiaal behouden blijft. De minimale thermische belasting is vooral gunstig bij het lassen van dunne materialen en bij het voorkomen van veranderingen in materiaaleigenschappen.
Nog meer voordelen!?
Het voortlooptempo is bij het laserlassen aanmerkelijk hoger dan bij het TIG-lassen. Bij het laserlassen kan een lassnelheid gehaald worden die zeker vier tot zesmaal sneller is dan TIG-lassen.
Door de zeer lage warmt inbreng bij het laserlassen is de vervorming van materiaal vaak verwaarloosbaar. Door het toepassen van het handmatig laserlassen kan er dus bespaard worden op de benodigde tijd voor het opspannen van het product. Ook zal er minder tijd benodigd zijn om producten na het lassen te richten.
Conductielassen
Conductie laserlassen kenmerkt zich door de beperkte inbranding. Dit type laserlasproces wordt voornamelijk toegepast voor dunne plaatdiktes waarbij het lasuiterlijk van groot belang is.
Ten opzichte van booglasprocessen geeft het conductielassen een hoge mate van precisie en kan het proces toegepast worden voor hoog precisie laswerk.
Laser keyhole lassen
Laser keyhole lassen wordt toegepast voor grotere materiaaldiktes. De lasers die voor dit proces gebruikt worden hebben een hoog vermogen. Een keyhole vormt zich doordat er damp in het materiaal ontstaat en expandeert. Het laserlicht kan hierdoor verder het materiaal in waardoor er een grotere diepte bereikt wordt met de laser.
Lasnaden voor keyhole lassen dienen nauwkeurig voorbewerkt te worden. Doordat de inbranding diep en smal is, kan er gelast worden met een lasnaadvoorbewerking waarbij geen toevoeging van materiaal vereist is.
Laser hybride lassen
Bij het laser hybride lassen wordt de laser gecombineerd met het MIG/MAG lasproces. Door de combinatie van beide lasprocessen is het mogelijk om grote lassnelheden te halen met een grote inbrandingsdiepte. Doordat bij deze procesvariant ook materiaal toegevoegd wordt, kan het proces grotere toleranties opvangen.
Ook zal het mogelijk zijn om bij laser hybride lassen een kleine overdikte te genereren, daar waar dit bij keyhole lassen vaak moeilijk is vanwege het gebrek aan toevoegmateriaal.
Remote welding
Interesse in laserlassen?
Plan hier je gratis telefonisch adviesgesprek in met onze laserlasspecialist Arjen.
Arjen
Laserlasspecialist
Handmatig laserlassen
Handmatig laserlassen wordt steeds meer toegepast sinds het in 2019/2020 op de markt werd geïntroduceerd. Door de komst van handpistolen die beschikken over een wobble functie kan het smeltbad inmiddels goed worden gestuurd. Hierdoor is het mogelijk om een smeltbad te creëren dat groot genoeg is om mee te kunnen lassen.
In tegenstelling tot de andere laserlasprocessen is bij hand laserlassen geen afscherming aanwezig tussen het lasproces en de operator. Het werken met een hand laserlasmachine vraagt dan ook goede veiligheidsvoorzieningen en instructies. Desalniettemin is dit lasproces goed veilig uit te voeren wanneer de juiste maatregelen en voorzieningen worden getroffen.
De benodigde stappen voor het veilig toepassen van handmatig laserlassen:
- werk met een veilige machine
- werk in een afgeschermde ruimte
- maak duidelijke werkafspraken/processen
- gebruik de juiste beschermingsmiddelen/laser veiligheidsbril
Veel van de te nemen maatregelen worden voorgeschreven in Europese normen.
Zie hiervoor ook ons artikel over normen met betrekking tot laserlassen
In het algemeen geldt voor alle laserlasprocessen dat deze processen een lagere warmte inbreng hebben dan bij booglassen het geval is. Dit komt door de vaak veel hogere lassnelheid en het kleinere smeltbad dan bij booglasprocessen.
Laserbronnen voor het laserlassen
Voor het laserlassen worden verschillende type laserbronnen gebruikt, dit zijn o.a.:
- disk lasers
- fiber lasers
- diode lasers
- CO2 lasers
Fiber lasers
Fiber lasers maken eveneens gebruik van Ytterbium als lasermedium. Het medium wordt bij een fiber laser in de kern van de fiber als “dope” gebruikt. Het medium in de fibers wordt door laserdiodes in de machine geactiveerd. Fiber laserlasmachines werken meestal met een golflengte van 1020 nm tot 1080 nm. Deze golflengte wordt goed geabsorbeerd door staal, roestvaststaal. Ook kan er met deze golflengte aluminium worden gelast.
Diode lasers
Diode lasers zijn vaste stof lasers die voor het lassen van hoog reflecterende materialen worden toegepast. Doordat veel van deze materialen de golflengtes van een fiber laser te weinig opnemen, kan uitgeweken worden naar diode lasers met een golflengte die door het materiaal beter wordt geabsorbeerd.
CO2 lasers
CO2 lasers maken gebruik van een gasmix als lasermedium. Dit type laserbron wordt door de komst van hoog vermogen fiber lasers steeds minder toegepast. Een belangrijk nadeel voor lastoepassingen is het feit dat de laserbundel van een fiberlaser alleen met spiegels geleid kan worden.
Hierdoor is de laserbundel niet te gebruiken voor robot toepassingen.
Beperkingen en uitdagingen van laserlassen
Kosten
Lasersystemen voor laserlassen kunnen aanzienlijke investeringen vereisen, vooral bij lasers met een hoog vermogen. De initiële aanschafkosten en de kosten voor onderhoud en reparatie kunnen hoog zijn. Niettemin kunnen de voordelen op lange termijn, zoals hogere productiviteit en kwaliteit, de initiële kosten rechtvaardigen.
Beperkt bereik van materialen:
Hoewel laserlassen een breed scala aan materialen kan verbinden, kunnen sommige materialen uitdagender zijn om mee te werken. Materialen met een hoog reflecterend vermogen, zoals aluminium, vereisen speciale technieken en aanpassingen om succesvol te lassen. Dit kan de complexiteit en de kosten van het lasproces verhogen.
Toegankelijkheid en geometrie
De toegang van de laserstraal tot de laszone kan beperkt zijn bij bepaalde lasposities of bij complexe geometrieën. In dergelijke gevallen kan het nodig zijn om de lasopstelling aan te passen of aanvullende lasprocessen te gebruiken om de gewenste lasverbindingen te bereiken.
Veiligheidsmaatregelen
Het werken met lasers vereist strikte veiligheidsmaatregelen om blootstelling aan laserstraling te voorkomen. Het is essentieel om de juiste beschermende uitrusting te dragen en de veiligheidsrichtlijnen nauwkeurig op te volgen. Het implementeren van de juiste veiligheidsmaatregelen is van vitaal belang om de gezondheid van werknemers en de naleving van voorschriften te waarborgen.