{"id":31094,"date":"2024-10-08T09:09:09","date_gmt":"2024-10-08T09:09:09","guid":{"rendered":"https:\/\/www.harsle.com\/?p=31094"},"modified":"2025-03-12T08:27:25","modified_gmt":"2025-03-12T08:27:25","slug":"sheet-metal-design-in-laser-welding-box","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.harsle.com\/de\/sheet-metal-design-in-laser-welding-box\/","title":{"rendered":"2 Geheimnisse zur Anwendung von Blechkonstruktionen in der Laserschwei\u00dfkastenstruktur"},"content":{"rendered":"

Nach meiner Erfahrung in der Arbeit mit Laserschwei\u00dfen<\/a> Durch die Entwicklung von Kastenstrukturen habe ich interessante Erkenntnisse \u00fcber die Anwendung von Blechkonstruktionen gewonnen. Viele Fachleute sind mit den grundlegenden Konstruktionsprinzipien vertraut, doch es gibt zwei Geheimnisse, die die Effektivit\u00e4t und Effizienz dieser Anwendungen deutlich steigern k\u00f6nnen. Das Verst\u00e4ndnis dieser Geheimnisse hat mir geholfen, meine Konstruktionen zu verbessern und bessere Schwei\u00dfergebnisse zu erzielen. In diesem Artikel teile ich diese beiden Geheimnisse \u00fcber die Anwendung von Blechkonstruktionen beim Laserschwei\u00dfen von Kastenstrukturen und gebe wertvolle Tipps, die Ihre Projekte auf die n\u00e4chste Stufe heben k\u00f6nnen.<\/p>\n\n\n\n

Laserschwei\u00dfen<\/a> bietet die Vorteile hoher Geschwindigkeit, geringer Verformung, sch\u00f6ner Schwei\u00dfn\u00e4hte und hoher Festigkeit. Es wird h\u00e4ufig in der Luftfahrt, der Automobilindustrie, der Medizin und anderen Bereichen eingesetzt. Das Laser-Selbstschmelzschwei\u00dfen ist ein ber\u00fchrungsloses Schwei\u00dfverfahren ohne Schwei\u00dfdraht mit verschiedenen Schwei\u00dfnahtformen und hervorragender Nahtkonsistenz. In der Blechbearbeitung bietet es enormes Anwendungspotenzial. Dieser Artikel befasst sich mit der Anwendung von Blechkonstruktionen beim Laserschwei\u00dfen von Kastenstrukturen mit 45\u00b0-Gehrungsschnittstelle und B\u00f6rdelung.<\/p>\n\n\n\n

Blechkonstruktion in der Laserschwei\u00dfkastenstruktur<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Das Material des Kastenk\u00f6rpers besteht aus 1,5 mm dickem Edelstahl 304 und die Gr\u00f6\u00dfe betr\u00e4gt 200 mm \u00d7 200 mm \u00d7 115 mm. Der Biegewinkel des Kastens betr\u00e4gt 90 \u00b0, 90 \u00b0 und 80 \u00b0 von unten nach oben. Die Kastenstruktur ist in der Abbildung dargestellt. Die\u00a0Laserschneidger\u00e4te<\/a>\u00a0Zum Schneiden der Produkte dient die Laserschneidmaschine Trulaser 3040, als Biegeger\u00e4t dient die Biegemaschine BendCell 5130 und als Laserschwei\u00dfger\u00e4t dient die Laserschwei\u00dfmaschine Trulaser Robot 5020. Die Laserschwei\u00dfparameter sind in der Tabelle aufgef\u00fchrt.<\/p>\n\n\n\n

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Schwei\u00dfverfahren<\/td>Leistung (W)<\/td>Geschwindigkeit (m\/min)<\/td>Defokussierung (mm)<\/td><\/tr>
Laserthermisches Schwei\u00dfen<\/td>3000<\/td>1.8<\/td>10<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n

In der traditionellen Schwei\u00dfverfahren<\/a> Um bei Edelstahl-Kastenkonstruktionen sch\u00f6nere Schwei\u00dfprodukte zu erhalten, ist nach dem Schwei\u00dfen in der Regel ein Schleif- und Poliervorgang erforderlich. Der Nachbearbeitungsprozess ist m\u00fchsam und zeitaufwendig, und es k\u00f6nnen leicht Schwei\u00dfverformungen und Schwei\u00dfdurchbr\u00fcche auftreten. Laserschwei\u00dfen bietet jedoch aufgrund seiner hohen Schwei\u00dfgeschwindigkeit, der geringen Verformung und der sch\u00f6nen Schwei\u00dfn\u00e4hte ein gro\u00dfes Anwendungspotenzial im Bereich des Blechschwei\u00dfens.<\/p>\n\n\n\n

Unter diesen bietet das Laserschwei\u00dfger\u00e4t Trulaser Robot 5020 (nachfolgend TR5020 genannt) einen enormen Vorteil bei der Schwei\u00dfkastenstruktur. Der Schwei\u00dfkopf des TR5020 verf\u00fcgt \u00fcber ein hochpr\u00e4zises automatisches Fokussierungssystem, sodass im selben Laserschwei\u00dfvorgang jederzeit zwischen Lasertiefschwei\u00dfen und Laserw\u00e4rmeleitf\u00e4higkeitsschwei\u00dfen gewechselt werden kann, ohne die Haltung des Roboters zu \u00e4ndern. <\/p>\n\n\n\n

Gleichzeitig kann mit der im Schwei\u00dfkopf integrierten CCD-Kamera mit hoher Vergr\u00f6\u00dferung die Laserfokusposition genauer eingestellt werden, sodass die Laserschwei\u00dfnaht eine hervorragende Schwei\u00dfnahtkonsistenz aufweist. Allerdings ist die Frage, wie sich die Vorteile einer hohen Laserschwei\u00dfgeschwindigkeit, einer schmalen Schwei\u00dfw\u00e4rmeeinflusszone, geringer Verformung und hoher Pr\u00e4zision auf das Schwei\u00dfen von Kastenstrukturen \u00fcbertragen lassen, zu einem dringenden Problem geworden, das gel\u00f6st werden muss.<\/p>\n\n\n\n

Bei der geschwei\u00dften Edelstahlkastenstruktur nimmt die Kastenkehlnaht den gr\u00f6\u00dften Teil des gesamten Schwei\u00dfvorgangs ein. Um eine abgerundete Laserschwei\u00dfnaht zu erhalten, haben wir den \u00dcberlappungsgrad des herk\u00f6mmlichen Schwei\u00dfens optimiert, wie gezeigt, wobei t die Plattendicke, a der \u00dcberlappungsgrad, b die Position des Lasermittelpunkts auf dem Querschnitt der Platte und \u03b1 der Laserneigungswinkel ist.<\/p>\n\n\n\n

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Verbesserte Kehlnaht\u00fcberlappung<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
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\u00dcberlappungsbetrag beim Laserschwei\u00dfen<\/p>\n\n\n\n

Der optimierte \u00dcberlappungsgrad wird mittels Laser-W\u00e4rmeleitungsschwei\u00dfverfahren geschwei\u00dft. Durch das automatische Fokussiersystem TR5020 wird der Defokusgrad pr\u00e4zise auf 10,00 mm eingestellt, die Fokussiergenauigkeit betr\u00e4gt 0,01 mm. Durch die pr\u00e4zise Positionierung des b-Werts mittels einer Hochleistungs-CCD-Kamera l\u00e4sst sich eine abgerundete Laserschwei\u00dfnaht ohne zus\u00e4tzliche Schwei\u00dfdr\u00e4hte erzielen, wie in der Abbildung dargestellt. Das Optimierungsschema f\u00fcr den \u00dcberlappungsgrad eignet sich f\u00fcr Bleche mit einer Dicke von 3 mm und weniger. Die Werte von a, b und \u03b1 werden durch den t-Wert bestimmt.<\/p>\n\n\n\n

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Schematische Darstellung der \u00dcberlappungsrandoptimierung und des tats\u00e4chlichen Laserschwei\u00dfeffekts<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Bei geschwei\u00dften Edelstahlkastenkonstruktionen ist die Optimierung der Eckentlastungsnut \u00e4u\u00dferst wichtig, da sie sich direkt auf den Bodeneffekt der Kastenkonstruktion auswirkt. Beim herk\u00f6mmlichen Schwei\u00dfverfahren werden \u00fcblicherweise rechteckige oder runde Eckentlastungsnuten verwendet. Diese Art von Eckentlastungsnut kann jedoch beim Laserschwei\u00dfen sehr leicht zu Schwei\u00dfdurchbr\u00fcchen oder Unterf\u00fcllungen f\u00fchren. Die schematische Darstellung der Eckentlastungsnut ist in der folgenden Abbildung dargestellt.<\/p>\n\n\n\n

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Schematische Darstellung der Eckenfreinut<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Die Produktstruktur wird durch den Prozessblock \u201eEckenfreinut\u201c zum Laserschwei\u00dfen optimiert. Nach dem Laserschwei\u00dfen kann ein sehr voller und runder Schwei\u00dfeffekt erzielt werden. Es ist fast keine Nachbehandlung erforderlich, was die Zeit f\u00fcr die nachfolgende Verarbeitung erheblich verk\u00fcrzt, wie in der Abbildung gezeigt.<\/p>\n\n\n\n

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Schematische Darstellung des Laserschwei\u00dfdesigns einer Eckenfreinut<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
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Tats\u00e4chlicher Laserschwei\u00dfeffekt der Eckenfreinut<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Entwurf einer 45\u00b0-Fasenschnittstelle zum Laserschwei\u00dfen von Kastenstrukturflanschen<\/p>\n\n\n\n

Bei geschwei\u00dften Edelstahlkastenkonstruktionen ist es aufgrund der Biegeverformung schwierig, die 45\u00b0-Fase der B\u00f6rdelung dicht zu verschlie\u00dfen. Wie in Abbildung A dargestellt, ist Laserschwei\u00dfen \u00e4u\u00dferst schwierig. Daher wirkt sich die Gestaltung der Schnittstelle direkt auf die Schwei\u00dfqualit\u00e4t der Kastenkonstruktion aus. Gleichzeitig entsteht bei B ein gro\u00dfer Spalt, der durch direktes Laserschwei\u00dfen nur schwer zu schlie\u00dfen ist.<\/p>\n\n\n\n

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Schematische Darstellung der Struktur vor der Optimierung<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Blechkonstruktion F\u00fcr diese Situation haben wir die Kastenstruktur optimiert. Beim Entwerfen wird das Metall der Stufenfl\u00e4che abgeschnitten und anschlie\u00dfend zwei kleine Stufenfl\u00e4chen verl\u00e4ngert, wie in der Abbildung gezeigt. Beim Entfalten dient die Endfl\u00e4che als Referenz, um den zuvor ausgeschnittenen Teil auszuf\u00fcllen, wie in der Abbildung gezeigt. Bei B in der Abbildung sind zwei Stufenfl\u00e4chen versetzt, um die Metallkompensation zu erh\u00f6hen und den hier entstandenen Spalt auszugleichen, wie in der Abbildung gezeigt.<\/p>\n\n\n\n

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Schematische Darstellung der Blechkonstruktion f\u00fcr eine geflanschte 45\u00b0-Schr\u00e4gfl\u00e4che<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Das Bild unten zeigt den Effekt nach dem eigentlichen Laserschwei\u00dfen. Aus der Abbildung ist ersichtlich, dass die Schnittstelle dicht verschlossen ist und den Anforderungen des Laserschwei\u00dfprozesses voll entspricht. Die Oberfl\u00e4che der Schwei\u00dfnaht ist sch\u00f6n, der \u00dcbergang nat\u00fcrlich und es gibt keine Ph\u00e4nomene wie Einsinken oder Durchschwei\u00dfen. Das B in der Abbildung ist ebenfalls gut ausgef\u00fcllt.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Durch meine Erfahrung mit dem Laserschwei\u00dfen von Kastenstrukturen habe ich einige interessante Erkenntnisse \u00fcber die Anwendung von Blech gewonnen<\/p>","protected":false},"author":1,"featured_media":41688,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_jetpack_newsletter_access":"","_jetpack_dont_email_post_to_subs":false,"_jetpack_newsletter_tier_id":0,"_jetpack_memberships_contains_paywalled_content":false,"_jetpack_feature_clip_id":0,"_jetpack_memberships_contains_paid_content":false,"footnotes":"","jetpack_post_was_ever_published":false},"categories":[180],"tags":[523,1676,1675,1674,1677],"class_list":["post-31094","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-blog","tag-laser-welding","tag-laser-welding-box","tag-metalworking","tag-sheet-metal-design","tag-welded-stainless-steel"],"jetpack_sharing_enabled":true,"jetpack_featured_media_url":"https:\/\/www.harsle.com\/wp-content\/uploads\/2024\/10\/Application-of-sheet-metal-design-in-laser-welding-box-structure.webp","_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.harsle.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/31094","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.harsle.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.harsle.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.harsle.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.harsle.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=31094"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.harsle.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/31094\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.harsle.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media\/41688"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.harsle.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=31094"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.harsle.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=31094"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.harsle.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=31094"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}