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Faser-Form-Laser-Schweißkopf
Produktübersicht und Funktionsprinzip
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Der Laserschweisskopf für Formen ist eine Schlüsselkomponente von Laserschweissanlagen und die zentrale Ausführungseinheit, die die Laserquelle mit dem Werkstück verbindet. Mit einem Faserlaser als Lichtquelle leitet er den Laserstrahl direkt über eine QBH-Schnittstelle, um Brennweite und Arbeitsabstand einzustellen sowie die geeignete Spotgröße zu erzielen, wodurch hochpräzises Reparaturschweissen lokaler Defekte – wie Formhohlräume, Einsätze und Schneidkanten – möglich wird. Im Vergleich zum herkömmlichen Argon-Lichtbogenschweissen und zum YAG-Formschweissen zeichnet sich das Laserschweissen durch konzentrierte Wärteeinleitung, minimale Verformung nach dem Schweissen sowie kaum oder gar keine Nachbearbeitung aus und ist daher ein unverzichtbares Werkzeug zur Effizienzsteigerung und Kostensenkung in der Formenherstellung und -instandhaltung.
Während des Betriebs wird der Laserstrahl über die QBH-Schnittstelle eingeführt, durch die Kollimatoranordnung geformt, durch den Strahlerweiterungskörper im Durchmesser angepasst und anschließend von der Fokussieroptik auf einen hochenergiedichten Fleck erforderlicher Größe im Reparaturbereich fokussiert. Gleichzeitig versorgt die Schutzgas-Zufuhr-Einheit das Schutzgas, um eine Oxidation der Schmelzzone zu verhindern; das Kühlsystem leitet Wärme ab, um einen stabilen Betrieb sicherzustellen; und das Mikroskop/CCD sowie die Beleuchtung unterstützen eine präzise Positionierung. Der Bediener kann mithilfe des drehbaren Einstellringes und der Feineinstellung mit Spindel schnell die Position des Fokuspunktes und die Fleckgröße an unterschiedliche Arbeitsbedingungen anpassen. Bei Laser-Schweißverfahren mit Regelungs-Feedback ist zudem ein Überwachungs- und Regelungs-Feedback-Modul in den Schweißkopf integriert, um eine geschlossene Regelung der Schweißqualität zu ermöglichen.
Produktstruktur und Komponenten
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Der Form-Laser-Schweisskopf besteht aus der Laserfokussierungs- und -zuführeinheit, der Schutzgas-Zuführ- und -Verteilungseinheit, dem Kühlsystem und dem Objektivschutzsystem. Am Beispiel des Form-Schweisskopfs HP20F umfasst dieser steuerkarte + Anzeigebildschirm , wobei sämtliche Medienanschlüsse in den Schweisskopf integriert sind. Seine Komponenten sind wie folgt:
| Komponente | Funktion |
|---|---|
| QBH-Schnittstelle | Direkte Anbindung an Faserlaser mit QBH-Steckverbinder für die Laserzufuhr |
| Kollimatorbaugruppe | Kollimiert und formt den einfallenden Laserstrahl |
| Strahlausdehnungsgehäuse | Passt Durchmesser und Divergenz des Strahls an verschiedene Schweissbereiche an |
| Drehbarer Justierzylinder | Manuelle Justierung der Fokusposition und der Arbeitstiefe |
| Mikroskop / CCD-Überwachungssystem | Vergrößerte Schweißnahtbeobachtung für präzise Positionierung (optional) |
| Reflexionslinsensatz | Leitet und lenkt den optischen Pfad um |
| Wassergekühltes Objektiv | Leitet Wärme vom Objektiv ab, um eine stabile Hochleistungsabgabe zu gewährleisten |
| Schutzgasvorrichtung | Leitet koaxiales oder seitliches Schutzgas zur Absicherung des Schweißbereichs zu |
| Beleuchtungslampe | Zusätzliche Beleuchtung für die Beobachtung (rot/blau/weiß optional) |
| Steuerkarte + Anzeigebildschirm | Integrierte Mensch-Maschine-Schnittstelle zur Laserparameteranpassung |
- Speziell für die Formenreparatur – effizient und wirtschaftlich mit klarem Vorteil bei Anwendungen zur Formenreparaturschweißung: eine kostengünstige Schweißkopflösung, die die Effizienz im Vergleich zur herkömmlichen Formenschweißung deutlich steigert, bei geringerem Energieverbrauch und ohne Verbrauchsmaterialien;
- Schnelle Punktjustierung der Schweißpunkt lässt sich über die Spindel schnell justieren, um zwischen verschiedenen Arbeitsbedingungen und Reparaturanforderungen zu wechseln;
- Vollständig abgedichtete staubgeschützte Konstruktion die innere Struktur ist vollständig abgedichtet, wodurch eine Verschmutzung optischer Komponenten durch Staub wirksam verhindert wird und die langfristige Stabilität des optischen Systems gewährleistet bleibt;
- dreifach-Kühlsystem hervorragende Wärmeableitung – keine thermische Belastung bei Langzeitanwendung; ermöglicht kontinuierlichen Betrieb mit hoher Leistung;
- Universelle QBH-Schnittstelle : Kompatibel mit verschiedenen Lasern mit QBH-Steckverbindern, bietet hohe Vielseitigkeit und einfache Austauschbarkeit;
- 7-Zoll-Touchscreen-Steuerung : Gute Mensch-Maschine-Interaktion für bequeme Laserparameteranpassung;
- Kompakte und robuste Bauweise : Präzises Schweißen, langlebig, einfach zu warten und einzustellen; sämtliche Medienanschlüsse sind im Schweißkopf integriert – ein sauberes und zuverlässiges Design;
- Dual-Swing-Schweißoption (Dual-Swing-Gießkopf): Unterstützt mehrere Schwingmodi, darunter kreis, Ellipse, Acht, Quadrat, Linie und konzentrische Muster , mit einstellbarer Schwingfrequenz und -durchmesser; verbessert die Reparatur-Effizienz und Schweißkonsistenz deutlich;
- Kompakte Gehäuseoption (QCW-Schweißkopf): Kann oben mit Mikroskop oder CCD ausgestattet werden – ideal für Punkt-Schweißungen an Präzisionskomponenten.
Anwendungsszenarien
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Laser-Schweissköpfe für Formen werden in der Formenherstellung und -instandhaltung sowie bei der präzisen Metallverarbeitung breit eingesetzt; typische Anwendungsfälle umfassen:
- Reparatur von Spritzgussformen : Schweissreparatur von Kavitätskratzern, Kantenausbrüchen und Ventilverschleiss;
- Instandhaltung von Druckgussformen : Auftragsschweissen und Reparatur von thermischen Rissen sowie Erosionsfehlern;
- Hardware-Stanzformen : Schnelle Reparatur abgenutzter Stempel und Schneidkanten;
- Präzises Einlegeteile-Schweissen : Vor-Schweissen und Reparatur von Formkern-Einlegeteilen;
- Präzises Komponenten-Punktschweissen : Präzises Punktschweißen kleiner Komponenten mit Mikroskop/CCD;
- Kettenschweißen : Effizientes Serienschweißen kettenförmiger Teile;
- Metallplattenschweißen : Laserschweißen von Edelstahl, Kohlenstoffstahl, Kupfer, Eisen, Aluminium und anderen Platten;
- Werbungsbuchstaben- und Beschlagschweißen : Große, klare Apertur zur Erfüllung der meisten Anforderungen beim Schweißen von Beschlagteilen;
- Reparatur von Maschinenkomponenten : Lokales Reparaturschweißen von Wellen, Zahnrädern und anderen Metallteilen.
