Schweißfehler beim Laserhandschweißen reduzieren

Laserhandschweißnähte können auf den ersten Blick sauber aussehen und trotzdem unzulässige Fehler enthalten.

Poren, Bindefehler, instabile Wurzeln, Nahtrückfall oder ungleichmäßiger Einbrand entstehen häufig nicht durch einen einzelnen falschen Parameter. Meist wirken Bauteilpassung, Kantenqualität, Laserleistung, Schweißgeschwindigkeit, Fokuslage, Pendelbewegung, Zusatzdraht und Brennerführung zusammen.

Fimano analysiert bestehende Laserhandschweißprozesse direkt im Unternehmen und entwickelt konkrete Maßnahmen, um Schweißfehler, Nacharbeit und Ausschuss zu reduzieren.

Typische Situation im Unternehmen

Diese Dienstleistung ist sinnvoll, wenn:

• Poren in der Laserhandschweißnaht auftreten,
• Bindefehler vermutet oder nachgewiesen werden,
• die Wurzel ungleichmäßig oder nicht vollständig ausgebildet ist,
• Nahtrückfall oder Kerben entstehen,
• die Nahtbreite stark schwankt,
• einzelne Mitarbeiter deutlich unterschiedliche Ergebnisse erzeugen,
• Bauteile nur bei sehr kleinen Spaltmaßen funktionieren,
• die Naht außen gut aussieht, Prüfungen aber Fehler zeigen,
• Parameter aus einer Vorführung nicht auf die eigene Fertigung übertragbar sind,
• oder Nacharbeit und Ausschuss höher sind als erwartet.

Oft wird versucht, nur Laserleistung oder Schweißgeschwindigkeit zu verändern. Dadurch verbessert sich möglicherweise ein Fehlerbild, während an anderer Stelle neue Probleme entstehen.

Entscheidend ist deshalb die Betrachtung des gesamten Prozesses.

Die Dienstleistung von Fimano

Fimano untersucht den vorhandenen Laserhandschweißprozess und bewertet, wodurch die Fehler tatsächlich verursacht werden.

Je nach Aufgabe umfasst die Dienstleistung:

• Analyse des aktuellen Schweißprozesses,
• Bewertung typischer Fehlerbilder,
• Prüfung von Bauteilpassung und Spaltmaß,
• Bewertung von Kantenqualität und Reinigung,
• Analyse von Laserleistung und Schweißgeschwindigkeit,
• Prüfung von Fokuslage und Arbeitsabstand,
• Optimierung von Pendelbreite und Pendelfrequenz,
• Bewertung von Brennerhaltung und Bedienereinfluss,
• Prüfung von Zusatzdraht und Drahtzufuhr,
• Bewertung der Schutzgasführung,
• Versuche an realen Bauteilen oder Musterstücken,
• Kontrolle von Nahtoberfläche und Wurzelausbildung,
• Bruchproben, Makroschliffe oder weitere geeignete Prüfungen,
• Anpassung der Schweißparameter,
• Schulung der beteiligten Mitarbeiter,
• und Dokumentation geeigneter Einstellungen und Abläufe.

Ziel ist ein belastbarer Laserhandschweißprozess, der nicht nur bei einem einzelnen Musterstück funktioniert, sondern unter den tatsächlichen Bedingungen Ihrer Fertigung reproduzierbar eingesetzt werden kann.

Typische Schweißfehler beim Laserhandschweißen

Poren

Poren können unter anderem entstehen durch:

• Verschmutzungen auf dem Bauteil,
• ungeeignete Kantenqualität,
• Beschichtungen oder Rückstände,
• instabile Schutzgasführung,
• ungeeignete Parameter,
• zu hohe oder schwankende Schweißgeschwindigkeit,
• oder eingeschlossene Gase im Schmelzbad.

Eine reine Erhöhung oder Verringerung der Laserleistung löst das Problem nicht automatisch.

Bindefehler

Bindefehler entstehen, wenn die Schmelze Werkstoffbereiche nicht ausreichend erfasst oder sich nicht sicher mit dem Grundwerkstoff verbindet.

Mögliche Ursachen sind:

• ungeeignete Fokuslage,
• zu hohe Schweißgeschwindigkeit,
• falsche Brennerhaltung,
• ungünstige Pendelparameter,
• unzureichende Bauteilpassung,
• fehlerhafte Drahtzufuhr,
• oder ein zu kleines Prozessfenster.

Bindefehler sind besonders kritisch, weil sie äußerlich oft nicht sicher erkennbar sind.

Instabile Wurzel

Eine ungleichmäßige oder unvollständige Wurzel kann entstehen durch:

• wechselnde Spaltmaße,
• schwankende Kantenqualität,
• ungeeignete Laserleistung,
• falsche Schweißgeschwindigkeit,
• unruhige Brennerführung,
• oder unzureichende Kontrolle der Bauteilpassung.

Bei voll durchgeschweißten Nähten muss die Wurzel nicht nur einmal entstehen. Sie muss über die gesamte Nahtlänge stabil und reproduzierbar ausgebildet werden.

Nahtrückfall und Einbrandkerben

Nahtrückfall oder Kerben können entstehen, wenn:

• zu viel Energie eingebracht wird,
• die Schweißgeschwindigkeit nicht zum Prozess passt,
• der Zusatzdraht nicht ausreichend oder falsch zugeführt wird,
• die Pendelbewegung ungeeignet ist,
• oder die Bauteilkanten nicht ausreichend Material zur Verfügung stellen.

Auch hier muss die Ursache technisch untersucht werden, bevor einzelne Parameter verändert werden.

Den gesamten Prozess betrachten

Beim Laserhandschweißen beginnt die Fehlerursache häufig bereits vor dem eigentlichen Schweißen.

Vor dem Schweißen

Betrachtet werden:

• Konstruktion,
• Werkstoff,
• Materialdicke,
• Kantenqualität,
• Spaltmaß,
• Bauteiltoleranzen,
• Reinigung,
• Heftung,
• Positionierung,
• Spanntechnik.

Während des Schweißens

Betrachtet werden:

• Laserleistung,
• Schweißgeschwindigkeit,
• Fokuslage,
• Arbeitsabstand,
• Pendelbreite,
• Pendelfrequenz,
• Brennerhaltung,
• Zusatzdraht,
• Schutzgas,
• Bedienereinfluss.

Nach dem Schweißen

Betrachtet werden:

• Nahtoberfläche,
• Wurzelausbildung,
• Maßhaltigkeit,
• Poren,
• Bindung,
• Einbrand,
• Nacharbeit,
• Prüfung,
• und Wiederholbarkeit.

Nur wenn alle drei Bereiche zusammen betrachtet werden, lässt sich die eigentliche Fehlerursache zuverlässig eingrenzen.

So gehen wir vor

1. Erstgespräch und Klärung des Fehlerbildes

Im ersten Gespräch klären wir:

• welche Bauteile geschweißt werden,
• welche Werkstoffe und Materialdicken vorkommen,
• welche Fehler auftreten,
• wie häufig die Fehler auftreten,
• ob die Fehler äußerlich oder erst bei Prüfungen sichtbar werden,
• welche Parameter aktuell verwendet werden,
• welche Laseranlage eingesetzt wird,
• und welche Qualitätsanforderungen erfüllt werden müssen.

2. Austausch vorhandener Informationen

Nach dem Erstgespräch können Bilder, Videos, Parameterlisten, Zeichnungen, Schliffbilder oder Prüfergebnisse per E-Mail oder WhatsApp ausgetauscht werden.

Dadurch lässt sich der notwendige Umfang der Analyse besser abschätzen.

3. Verbindliches Angebot

Sobald Aufgabe, Fehlerbild und Umfang ausreichend verstanden sind, erhalten Sie ein konkretes und verbindliches Angebot.

Darin werden festgelegt:

• Umfang der Prozessanalyse,
• Vor-Ort-Termin oder Werkstattversuche,
• benötigte Bauteile und Muster,
• Prüf- und Versuchsaufwand,
• Mitarbeiterschulung,
• Dokumentation,
• Zeitbedarf,
• Voraussetzungen,
• und Kosten.

4. Aufnahme des bestehenden Prozesses

Der aktuelle Ablauf wird unter realistischen Bedingungen betrachtet.

Dabei werden unter anderem geprüft:

• Bauteilvorbereitung,
• Passung und Spaltmaß,
• Heftung,
• Laserparameter,
• Brennerführung,
• Zusatzdraht,
• Schutzgas,
• Arbeitsweise der Mitarbeiter,
• Nahtoberfläche,
• Wurzel,
• und vorhandene Prüfungen.

5. Gezielte Versuche

Die Einflussgrößen werden nicht wahllos verändert.

Parameter und Randbedingungen werden gezielt angepasst und die Ergebnisse miteinander verglichen.

Bewertet werden beispielsweise:

• Nahtbild,
• Wurzelausbildung,
• Poren,
• Bindung,
• Einbrand,
• Nahtbreite,
• Schweißgeschwindigkeit,
• Nacharbeit,
• und Wiederholbarkeit.

6. Fehler nachweisen und bewerten

Eine optisch saubere Naht reicht für eine belastbare Bewertung nicht aus.

Je nach Aufgabe können eingesetzt werden:

• Sichtprüfung,
• Bruchprobe,
• Makroschliff,
• Biegeprüfung,
• Durchstrahlungsprüfung,
• oder weitere geeignete Prüfverfahren.

Dadurch wird sichtbar, ob die geänderten Parameter tatsächlich zu einer besseren Schweißverbindung führen.

7. Prozess festlegen und Mitarbeiter schulen

Wenn ein stabiles Prozessfenster gefunden wurde, werden die wesentlichen Einstellungen und Arbeitsschritte festgelegt.

Dazu können gehören:

• Parameterblätter,
• Vorgaben für Spaltmaß und Kantenqualität,
• Hinweise zur Reinigung,
• Brennerhaltung,
• Schweißgeschwindigkeit,
• Drahtzufuhr,
• Prüfpunkte,
• und Arbeitsanweisungen.

Die Mitarbeiter werden direkt in die Versuche einbezogen und lernen, Fehlerursachen selbst frühzeitig zu erkennen.

Erfahrung aus der Praxis

Fimano verbindet praktische Erfahrung im Laserhandschweißen mit WIG- und MAG-Schweißtechnik, Fehleranalyse, Parameterentwicklung, Prüfung und Mitarbeiterschulung.

Dadurch wird nicht nur an einzelnen Einstellwerten gearbeitet.

Betrachtet wird das Zusammenspiel aus:

• Bauteil,
• Passung,
• Werkstoff,
• Laseranlage,
• Schweißparametern,
• Bediener,
• Zusatzwerkstoff,
• Schutzgas,
• Qualitätsanforderung,
• und betrieblicher Fertigung.

Gerade beim Laserhandschweißen ist dieses Gesamtverständnis entscheidend, weil das Prozessfenster häufig deutlich enger ist als es in Vorführungen oder Werbevideos erscheint.

Typisches Praxisbeispiel

Ein Unternehmen schweißt Bauteile mit dem Handlaser. Die Nähte sehen äußerlich gleichmäßig aus, bei Schliffen oder Bruchproben werden jedoch Bindefehler sichtbar.

Zunächst wird vermutet, dass nur die Laserleistung erhöht werden muss.

Bei der Analyse zeigt sich jedoch, dass mehrere Ursachen zusammenwirken:

• schwankende Spaltmaße,
• wechselnde Brennerhaltung,
• ungeeignete Pendelparameter,
• ungleichmäßige Drahtzufuhr,
• und eine zu hohe Schweißgeschwindigkeit.

Durch gezielte Versuche werden die Einflussgrößen getrennt bewertet und ein stabileres Prozessfenster entwickelt.

Erst danach werden die Einstellungen dokumentiert und auf die Mitarbeiter übertragen.

Ihr Nutzen

Durch die gezielte Analyse und Optimierung des Laserhandschweißprozesses können Sie:

• Poren und Bindefehler reduzieren,
• Wurzelausbildung stabilisieren,
• Nahtrückfall und Kerben vermeiden,
• Nacharbeit und Ausschuss senken,
• die Qualität reproduzierbarer machen,
• Fehlerursachen schneller erkennen,
• vorhandene Laseranlagen besser nutzen,
• Mitarbeiter sicherer qualifizieren,
• Prüfungen gezielter vorbereiten,
• und Reklamationsrisiken reduzieren.

Schweißfehler beim Laserhandschweißen analysieren lassen

Sie haben Probleme mit Poren, Bindefehlern, Wurzelausbildung oder schwankender Nahtqualität?

In einem ersten Gespräch klären wir Bauteile, Fehlerbilder, vorhandene Parameter und Qualitätsanforderungen.

Anschließend erhalten Sie ein verbindliches Angebot für Prozessanalyse, praktische Versuche, Prüfung und Mitarbeiterschulung.