Wat is laserlassen?

Laserlassen is een lastechniek die wordt gebruikt om twee delen van hetzelfde materiaal aan elkaar te verbinden door deze doormiddel van een sterk geconcentreerd licht met elkaar te versmelten. Er wordt bij laserlassen gebruik gemaakt van een laserstraal. Dit is een coherente bundel infrarood licht. De energiedichtheid van de laserstraal is dusdanig hoog dat men met deze lasmethode diep in de naad van het werkstuk door kan dringen. Ondanks deze diepe penetratie van de lasnaad kan men toch een hoge voortloopsnelheden behalen. Laserlassen is een lasproces dat al jaren wordt toegepast in de metaalindustrie en metaaltechniek. Het lasproces wordt onder andere toegepast in de auto-industrie.

Wat zijn de eigenschappen van laserlassen?
Laserlassen is een uniek lasproces. Het laserlassen behoort tot het bundellassen. Hierbij wordt gebruik gemaakt van een bundel deeltjes waarmee men gericht op het werkstuk straalt om het werkstuk plaatselijk te laten smelten. Bij laserlassen maakt men gebruik van een zeer sterk geconcentreerde binden van infrarood licht.

Laserlassen verschild van elektronenbundellassen omdat er gebruik wordt gemaakt van een andere bundellastechniek. Bij laserlassen is er geen vacuüm nodig en bij elektronenbundellassen wel. Bij laserlassen is er wel sprake van een veel lagere efficiëntie. Dit komt door de verliezen die ontstaan door reflectie tijdens het proces.

Het laserlasproces zorgt voor een diep smeltbad waardoor een sterke lasverbinding ontstaat die zwaar belast kan worden. Hoewel er sprake is van een diep smeltbad is de oppervlakte waarover gelast wordt maar smal. Een laserstraal van ongeveer een millimeter zorgt voor het smelten van het materiaal. Daarbij kan lastoevoegmateriaal worden gebruikt maar dat hoeft niet. Het resultaat van het laserlassen is een zeer glad en egaal oppervlak. Een laserlas heeft daardoor een hoog afwerkingsniveau. Omdat laserlassen een machinaal proces is kan men dit proces gebruiken voor lange lasnaden en grote series.

Welke materialen kan men laserlassen?
Men kan laserlassen zowel bij dun als dik materiaal toepassen. Daarnaast is het lasproces geschikt voor een enorme diversiteit aan materialen. Men kan laserlassen toepassen bij ferro-materiaal zoals staal maar ook voor aluminium, RVS en koper. Laserlassen in een lastmethode die niet elektrisch is. De machine waarmee men het laserlassen uitvoert is weliswaar elektrisch maar het lasproces zelf niet, er wordt namelijk met infrarood licht gelast en niet met een elektrode. Daarom kan men het laserlassen ook gebruiken bij materialen die niet geleiden zoals kunststoffen.

Hoe wordt laserlassen gedaan?
Laserlassen is een machinaal proces. Dit houdt in dat gedurende het lasproces er geen lasser nodig is om een lastoorts te hanteren over het werkstuk. In plaats daarvan wordt gebruik gemaakt van CNC-machine die wordt geprogrammeerd door bijvoorbeeld een lasrobotprogrammeur. Het is wel belangrijk dat men het laserlasproces goed kent voordat men hiermee aan de slag gaat. Men moet de machine goed kunnen instellen en bovendien ook rekening houden dat er zo weinig mogelijk ruimte is tussen de platen die men aan elkaar wil verbinden. Bij een overlaplasnaad is dit iets minder van belang maar bij een stompe lasnaad is slechts een zeer beperkte ruimte tussen de platen toegestaan. Deze ruimte moet kleiner zijn dan 0,15 millimeter. Dit heeft mede te maken met het feit dat de laser ook zeer smal is. Om een goed smeltbad te maken moeten de delen die aan elkaar gelast worden zo dicht mogelijk tegen elkaar worden gedrukt. Daarom moet men bij laserlassen een lasmal gebruiken. Een goede lasmal zorgt er voor dat er niet of nauwelijks een spleet tussen de te lassen delen aanwezig is. Dit bevordert de kwaliteit van de las. Een lasmal zorgt er daarnaast voor dat men eenvoudiger grote series kan lassen met de laserlasmachine.

Het lassen vindt plaats doormiddel van een laserstraal, deze straal wordt opgewekt in een laserbron. Deze infrarood straal wordt gebundeld door een glasvezelkabel. Men kan ook gebruik maken van een stelsel van spiegels, lenzen of prisma’s om de laserstraal te bundelen. Doormiddel van de machine wordt het gebundelde licht geleid naar een watergekoelde optiek. Met dit systeem kan de programmeur het brandpunt (smeltpunt) van de laserstraal gaan bepalen. Als de laserstraal optimaal wordt gericht kan lokaal een zeer hoge temperatuur ontstaan waardoor het materiaal gaat smelten. Dit smeltbad kan tot diep in de lasnaad worden aangebracht waardoor een goede doorlassing kan ontstaan.

Voordelen van laserlassen
Laserlassen is een lasproces dat afwijkt van andere lasprocessen. Daardoor heeft dit lasproces een aantal unieke eigenschappen. Dit zorgt er voor dat laserlassen voor bepaalde lasverbindingen wel geschikt is en voor andere lasverbindingen een minder voor de hand liggende keuze is. Kortom het lasproces heeft een aantal voordelen en een aantal nadelen. Laten we beginnen met de voordelen van lasserlassen:

  • Laserlassen is een lasproces dat zeer geschikt is voor lasrobots en het lassen van grote series.
  • Doormiddel van laserlassen kunnen uiteenlopende materialen worden gelast. Dit kunnen geleidbare materialen zijn zoals metalen maar ook kunststoffen en andere materialen die wel gesmolten kunnen worden maar niet-geleidend zijn.
  • Er kan een zeer smalle lasverbinding worden gemaakt
  • De lasverbinding is zeer stevig
  • De warmte-inbreng is laag en kort. Daardoor is de warmte-beïnvloede zone erg klein. Dit zorgt er ook voor dat er minder spanning in de plaat of het materiaal wordt gebracht. Er treed weinig vervorming op na het lassen.
  • Laserlassen is een lasproces dat heel geschikt is voor dun plaatmateriaal.
  • De lassnelheid van laserlassen is hoog.
  • Men kan de laser gebruiken voor snijden en lassen. Hierdoor kan men meerdere processen met dezelfde machine worden uitgevoerd.
  • Het afwerkingsniveau van een laserlas is hoogwaardig.

Nadelen van laserlassen
Alle bewerkingsprocessen hebben voordelen en nadelen. Dat is ook het geval bij lasprocessen. Laserlassen heeft ook een aantal nadelen ten opzichte van andere lasprocessen. De nadelen van dit lasproces zijn:

  • De CNC-laserlasmachine heeft een hoge aanschafwaarde.
  • Het lasproces kan alleen worden uitgevoerd als er praktisch geen spleet tussen de te lassen materialen aanwezig is.
  • Men dient zich tijdens het laserlassen goed te beschermen tegen de straling die tijdens dit lasproces vrij komt. Tussen de tachtig en negentig procent van de straling reflecteert op het lasoppervlak dat wordt gelast.
  • Ten opzichte van handmatig lassen zijn de opstartkosten hoog. De CNC-laserlasrobot moet namelijk geprogrammeerd worden. Ook dient men een lasmal te gebruiken om de ruimte tussen de materiaaldelen zoveel mogelijk te beperken. Door deze opstartkosten en voorbereiding is het laserlassen voornamelijk geschikt voor het lassen van grotere series.

Wat is lasersnijden en waarvoor wordt lasersnijden toegepast?

Lasersnijden is een bewerkingstechniek waarmee materialen doormiddel van een laser op maat en in de juiste vorm worden gesneden. Laser is een Engelse afkorting die voluit als volgt geschreven wordt: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation. Deze omschrijving kan in het Nederlands worden vertaald met een lichtversterking die door een gestimuleerde uitzending van straling tot strand wordt gebracht. Lasers zijn elektromagnetische stralingsbronnen. Het licht van deze stralingsbronnen wordt in een bijna evenwijdige bundel uitgezonden. De bundel moet licht uitstalen van een zeer hoge intensiteit. De breedte van de bundel is slechts een fractie van een millimeter. Hierdoor is de intensiteit van de lichtstaal op een zeer klein vlak gefocust. Deze intensiteit zorgt er voor dat er gesneden kan worden.

Waarvoor wordt een lasersnijder gebruikt?
De laser vormt een belangrijk onderdeel van de lasersnijmachine. Met de intensiteit van de laserstraal kan materiaal worden gesneden. Dit snijden gebeurd doordat het materiaal dat onder de laser wordt aangebracht smelt en verdampt door de enorme plaatselijke hitte van de laserstraal. Omdat de laser de lichtbundel slechts een fractie van een millimeter is kan een zeer dunne gleuf worden gemaakt in het materiaal. Lasersnijders worden gebruikt voor metalen platen en profielen. Er zijn specifieke machines voor het snijden van plaatmateriaal en het snijden van buizen. De laatste variant wordt ook wel een buizenlaser genoemd. Het snijden van metaal gebeurd met een vermogen vanaf 100 watt. Lasersnijden gebeurd zeer snel. Per minuut kan een lasersnijmachine ongeveer een halve meter metaal snijden. Dit is natuurlijk afhankelijk van de dikte van het metaal en het vermogen dat wordt gebruikt.

Naast metalen kunnen ook andere materialen doormiddel van een lasersnijder in de juiste vorm worden gebracht. Hierbij valt te denken aan glas, hout, textiel en een grote diversiteit aan kunststoffen. Voor het snijden van deze materialen is over het algemeen minder vermogen nodig dan voor het snijden van metaal. Over het algemeen is 12 watt voldoende voor het snijden van niet-metalen. Het snijden van niet-metalen gaat over het algemeen sneller dan het snijden van metalen. Per minuut kan wel tien meter kunststof worden doorgesneden met een lasersnijder.

Voordelen van lasersnijden
Lasersnijmachines kunnen complexe vormen uitsnijden. Deze worden in een computer voorgeprogrammeerd. De vormvrijheid van lasersnijmachines is zeer groot. Daarnaast kunnen ook producten worden gegrafeerd in een lasersnijmachine. Een ander belangrijk voordeel van lasersnijden is de snelheid waarmee gewerkt kan worden. Binnen een paar minuten kan doormiddel van een lasersnijmachine een complexe vorm uit plaatstaal worden gemaakt. daarnaast is de snede zeer nauwkeurig. Hierdoor ontstaat nauwelijks materiaalverlies. Een laser kan in het midden of op elke plek van de plaat beginnen met snijden. In een computerprogramma kan een berekening worden gemaakt hoeveel vormen er maximaal uit een plaat kunnen worden gehaald. Veel lasersnijmachines berekenen automatisch hoe de verschillende vormen als een soort puzzel uit een plaat moeten worden gehaald om het materiaalverlies zoveel mogelijk te beperken.