Anlauffarben und Poren an der Laserschweißnaht: Wie Gasart, Volumenstrom und Nachströmzeit die Nahtqualität an Edelstahl und Werkzeugstahl bestimmen

Wer Anlauffarben oder Poren an der Naht sieht, sucht die Ursache oft bei den Parametern der Strahlquelle. Häufig steckt die Schutzgasführung dahinter. Der ausführliche Fachartikel zu Schutzgas beim Laserschweißen vertieft die Hintergründe. Dieser Text ordnet die Entscheidung in drei Schritten.

Schritt eins: Gasart nach Werkstoffnummer

Erst den Werkstoff klären. Die Gaswahl orientiert sich an Werkstoffnummer, Aufgabe und gewünschten Nahteigenschaften und beeinflusst die Wärmeeinflusszone. Diese Anhaltspunkte haben sich bewährt.

• Argon ist kostengünstig und universell einsetzbar; es stabilisiert die Schweißumgebung und dient oft als Startpunkt, auch bei Werkzeugstählen.
• Helium dämpft Plasmabildung und kann bei hoher Leistung und dickeren Querschnitten die Einschweißtiefe fördern; es ist teurer. Ein Argon-Helium-Gemisch kombiniert die Effekte.
• Stickstoff bewährt sich bei austenitischen Edelstählen wie 1.4301 oder 1.4404 und kann die Korrosionsbeständigkeit der Naht unterstützen; bei einigen anderen Werkstoffen kann es die Nahtqualität beeinträchtigen.
• Bei Warmarbeitsstählen wie 1.2343 ist Argon der übliche Ausgangspunkt; Heliumanteile lohnen sich, wenn mehr Einschweißtiefe gefragt ist.

Schritt zwei: Gasführung, Volumenstrom, Nachströmzeit

Die Düse entscheidet oft mehr als die Gasart. Position, Abstand und Winkel der Düse bestimmen, ob das Schutzgas das Schmelzbad wirklich erreicht. Zu wenig Gas lässt Anlauffarben und Oxidschichten zurück, zu viel Gas verwirbelt Luft in das Schmelzbad und begünstigt Poren. Der Volumenstrom muss eine laminare Abschirmung sichern, ohne Sogeffekte zu erzeugen. Die Nachströmzeit nach dem Puls hält die Abschirmung bis zum Erstarren. Reaktive Metalle wie Titan brauchen eine vollständige Abschirmung auch während der Abkühlung. Probennähte zeigen schnell, ob die Einstellung stimmt: Farbe, Porenbild und Oberfläche der Naht geben direkte Hinweise.

Schritt drei: Wärmeeintrag klein halten

Ein kleines Schmelzbad lässt sich leichter komplett abdecken. Die Super Pulse Technology von Sigma Laser steuert den Wärmeeintrag gezielt und hält das Schmelzbad klein und ruhig. Alle Laserschweißsysteme von Sigma Laser arbeiten mit Schutzgas; die Light-Serie setzt gepulste Nd:YAG-Strahlquellen ein, die Fibre-Serie Faserlaser. „Je kleiner und ruhiger das Schmelzbad, desto leichter deckt das Schutzgas es vollständig ab. Genau dafür steuern wir mit der Super Pulse Technology den Wärmeeintrag“, sagt Alexander Bellouzi, Senior Design & Engineering bei Sigma Laser.

Welche Gasart, welcher Volumenstrom und welche Nachströmzeit zu einer Aufgabe passen, zeigen Versuche am realen Bauteil. Die Anwendungsberatung durch die Ingenieure von Sigma Laser unterstützt bei Werkstoffauswahl, Gasführung und Pulsparametern.