Aplikacje do spawania laserowego
Metale spawane laserowo są połączone głównie wtedy, gdy inne metody połączenia są bezużyteczne lub problematyczne. Sprzęt do połączenia laserowego jest bardzo drogi, więc kup go tylko wtedy, gdy jesteś przekonany, że pracy nie można wykonać innymi metodami.
Tak więc ich zakres :
- produkcja instrumentów i innych precyzyjnych mechanizmów;
- produkcja złożonych produktów opartych na metalach o niskiej temperaturze topnienia;
- produkcja części z żeliwa;
- produkcja wyrobów z tworzyw sztucznych.
Taka technologia w przemyśle zaczęła być wykorzystywana zaledwie około 20 lat temu, a jeśli jest taka możliwość, można kupić maszyny tylko do stacjonarnego typu, ale także ręcznie do spawania w domu.
Plusy i minusy
Mieszane metale laserowe mają swoje wady i zalety. Jeśli chodzi o korzyści, są one następujące:
- powierzchnia metalu jest lekko podgrzewana, co znacznie zmniejsza jej odkształcenie podczas pracy;
- wiązka laserowa jest transmitowana przez światłowody, tak że spada nawet w trudno dostępnych miejscach;
- urządzenia laserowe mogą być używane nie tylko do spawania metalu, ale także do jego cięcia;
- zapewnia wysokiej jakości spoiny;
- Proces spawania zapewnia dobrą wydajność i jest łatwy do kontrolowania.
Ale technologia ma swoje wady:
- sprzęt jest bardzo drogi;
- spawarka ma niską wydajność;
- operator instalacji musi posiadać wysokie kwalifikacje.
Jednak pomimo niedociągnięć laser jest jedyną opcją zapewniającą dokładną operację spawania lub połączenie materiałów topliwych.
Rodzaje spawania
Spawanie laserowe może być dwojakiego rodzaju :
Tyłek - w tym przypadku nie używaj dodatków i topnika. Dopuszczalne jest minimalne połączenie między metalami, nie więcej niż 0, 2 mm. Ta sama wartość jest maksymalną dla ogniskowania wiązki laserowej na stawie. Spawanie odbywa się poprzez „sztylet” penetracji metalu przez całą grubość z intensywnością promieniowania laserowego do 1 mW / cm2. W tym przypadku szew musi być chroniony przed utlenianiem argonem lub azotem, a hel chroni go przed rozpadem promieniowania laserowego;- Pokrywają się - blachy są nakładane na siebie, są połączone potężnym promieniowaniem. Spawanie odbywa się za pomocą lokalnych elementów mocujących. Maksymalny dopuszczalny prześwit między powierzchniami metalowymi podczas pracy wynosi 0, 2 mm. Jeśli konieczne jest poprawienie jakości łączonych części, stosuje się podwójny szew.
Rodzaje laserów
Podczas spawania metali stosowane są lasery dwóch typów :
- ciało stałe;
- gaz.
Jeden lub inny rodzaj lasera jest wybierany w zależności od celu używania sprzętu.
Stan stały
W tym przypadku aktywnym ciałem jest rubinowy pręt ze szkłem i domieszką neodymu lub granatu aluminiowo-itrowego domieszkowanego neodymem lub iterbem. Pręt znajduje się w komorze oświetleniowej. Aby pobudzić atomy aktywnego ciała, zastosuj pompującą lampę, która tworzy potężne światło migające.
Na końcach aktywnego ciała znajdują się dwa lustra :
- częściowo przezroczysty;
- odblaskowy.
Wiązka laserowa wyjdzie przez częściowo przezroczyste zwierciadło, jest wielokrotnie odbijana w rubinowym pręcie i wcześniej wzmacniana. Lasery na ciele stałym nie są bardzo wydajne, ich moc waha się od 1 do 6 kW .
Używając tych laserów, spawane są tylko małe i nie grube części, najczęściej są to obiekty mikroelektroniczne, na przykład cienkie druty o średnicy 0, 01–0, 1 mm oparte na nichromie, złocie lub tantalu. Dozwolone jest również zgrzewanie punktowe produktów na bazie folii o średnicy punktowej rzędu 0, 5–0, 9 mm. W ten sam sposób hermetyczny szew katodowy jest wykonywany na kineskopach nowoczesnych telewizorów.
Katoda jest rurą o długości 2 mm, średnicy 1, 8 mm i grubości ścianki 0, 04 mm . Dno jest przyspawane do takiej rury o grubości 0, 12 mm w oparciu o stop niklowo-chromowy. Takie małe produkty są gotowane ze względu na wysoki stopień ogniskowania wiązki, jak również dokładną dawkę energii poprzez dostosowanie czasu trwania impulsu w pewnych granicach.
Gaz
Lasery gazowe są mocniejsze, a aktywnym ciałem jest mieszanina gazów . Gaz jest pompowany z cylindrów za pomocą pompy za pomocą rury wyładowczej. Energetyczne wzbudzenie gazu następuje na skutek wyładowania elektrycznego między elektrodami. Na końcach rury wyładowczej znajdują się lustra. Elektrody są podłączone do źródła zasilania, a sam laser jest chłodzony za pomocą systemu wodnego.
Główną wadą urządzeń z podłużnym pompowaniem gazu są jego wymiary. Ale poprzeczne lasery gazowe są bardziej kompaktowe. Całkowita moc może wynosić od 20 kW i więcej, dzięki czemu można połączyć metale o grubości do 20 mm z dużą prędkością - około 60 m / h.
Najmocniejsze konstrukcje - gaz . Używają gazów do pracy, które nagrzewają się do temperatury 1000 do 3000 K. Gaz w nich szybko wygasa przez dyszę Lavle'a, w wyniku czego następuje ekspansja adiabatyczna, a następnie gaz jest chłodzony w strefie rezonatora. Po ochłodzeniu wzbudzone cząsteczki osiągają niższy poziom energii i emitowane jest promieniowanie koherentne. Pompowanie może wystąpić przy użyciu innego lasera lub innych silnych źródeł energii. Mocne konstrukcje pozwalają na spawanie z prędkością około 200 m / h stali o grubości 35 mm.
Spawanie laserowe odbywa się w warunkach atmosferycznych, nie trzeba tworzyć próżni, trzeba chronić stopiony metal z powietrza. Gazy takie jak argon są powszechnie stosowane. Proces charakteryzuje się tym, że ze względu na wysoką moc cieplną wiązki na powierzchni spawanego produktu, metal jest intensywnie odparowywany. Pary są zjonizowane, w wyniku czego wiązka jest rozproszona i przesiewana.
Dlatego też, jeśli chodzi o użycie urządzeń o dużej mocy, gaz ochronny plazmy jest również dostarczany do strefy spawania, oprócz gazu ochronnego. Zwykle są to hel, który jest znacznie lżejszy od argonu i nie rozprasza wiązki. Aby uprościć proces, należy użyć specjalnych mieszanek gazowych z funkcją tłumienia plazmy i ochronną. W tym przypadku palnik musi dostarczać gaz, aby mógł zdmuchnąć zjonizowaną parę.
Podczas pracy wiązka powoli przechodzi do części i wypycha stopiony metal jeziorka spawalniczego na tylną ścianę krateru. Zapewnia to penetrację sztyletu w warunkach dużej głębokości i małej szerokości szwu .
Duża koncentracja energii w wiązce pozwala osiągnąć wysoką prędkość, a także zapewnia dobry cykl termiczny i wysoką wytrzymałość stopiwa.
Spawarki laserowe
Do tego rodzaju spawania stosuje się zarówno urządzenia mobilne, jak i kompaktowe, pełnowymiarowe urządzenia można również stosować do łączenia dużych części.
Często do celów przemysłowych używa się takich modeli maszyn jak :
- LAT-S - służy do spawania laserowego, a także do osadzania metali. Ma dużą moc, dzięki czemu można osiągnąć wysoką wydajność pod względem wydajności. Może być wyposażony w automatyczne stoły współrzędnych, dzięki czemu możesz obsługiwać złożone struktury z dużą prędkością. Maszyna zawiera dwa moduły. W pierwszym znajduje się źródło zasilania i urządzenie do chłodzenia lasera, a drugi moduł jest taką ruchomą ramą, w której znajduje się emiter laserowy. Dwa moduły poruszają się łatwo dzięki obecności kół u podstawy. W przypadku pracy stacjonarnej z maszyną nieruchomość jest zapewniona przez specjalną blokadę mechaniczną;
- MUL-1 - ta maszyna jest małej wielkości, używana do spawania laserowego i napawania metali. Również z jego pomocą możesz lutować złoto i srebro. Możesz zrobić biżuterię z tą maszyną łatwo i z dużą precyzją. Często sprzęt jest używany do naprawy i produkcji biżuterii. Małe metalowe części można spawać bez mocnego ogrzewania, nawet połączenie oprawek okularów jest dozwolone. Urządzenie jest wygodne, ponieważ napięcie wystarcza do pracy przy napięciu 220 V. W zależności od wybranego trybu moc urządzenia wynosi od 1, 9 do 2, 5 kW;
- LAT-400 - służy do łączenia dużych produktów. System zawiera potężny laser półprzewodnikowy, zasilacz i urządzenie chłodzące. Laser ma dużą moc i wydajność, dzięki czemu nawet złożone prace można wykonywać z dużą prędkością. Sprzęt jest podłączony kosztem sieci trójfazowej 380 V. Przy obciążeniu szczytowym moc urządzenia wynosi około 13 kW. Urządzenie jest wyposażone w zmechanizowany system, który jest napędzany silnikiem prądu stałego. Ułatwia to przesuwanie głowicy lasera w trzech płaszczyznach.
Ręczne spawanie laserowe odbywa się za pomocą takich urządzeń:
- WELD-WF to przenośne urządzenie, które pozwala pracować nawet w trudno dostępnych miejscach. Zawiera manipulator podłączony do światłowodu. Generowane promieniowanie laserowe jest transmitowane przez włókno. Ponieważ w sprzęcie występuje sprzężenie zwrotne, można uzyskać połączenie najwyższej jakości w porównaniu ze sprzętem, który nie ma takich opcji. Urządzenie ma moc zaledwie 1, 5 kW i działa przy napięciu 220 V. Nadaje się do różnych napraw, gdy demontaż jest trudny lub czasochłonny;
- CLW120 to ręczna maszyna o małej mocy, która doskonale nadaje się do prac wymagających precyzji jubilerskiej, a także do zgrzewania punktowego. Ponadto może być stosowany do łączenia metali nieżelaznych i żelaznych, stali nierdzewnej lub stopów tytanu. Moc urządzenia - 10 kW, wymagania sieciowe - 220 V.
Prawie wszystkie powyższe urządzenia są wyposażone w lornetkę, która chroni wzrok przed negatywnymi skutkami wiązki laserowej, a jednocześnie pomaga kilkakrotnie zwiększyć obiekt przetwarzania, dzięki czemu praca jest wykonywana jakościowo i dokładnie.