В заваръчната индустрия лазерното заваряване се счита за силен и усъвършенстван метод за съединяване. То използва силно концентрирани светлинни лъчи, наречени лазери. Върху целевата повърхност на материала лазерният лъч създава интензивна топлина в точката на контакт и кара материала да се разтопи и да образува здрава връзка, докато се охлажда и втвърдява.
Лазерното заваряване има своите предимства и недостатъци. Сравнявайки други заваръчни процеси като MIG или TIG, лазерното заваряване е по-силно. Днес ще научим за лазерното заваряване, неговите силни страни и ограничения, използваемост и т.н. В тази статия ще сравним и лазерното заваряване с няколко метода на заваряване.
И така, нека се потопим в света на лазерното заваряване.
Какво е лазерно заваряване?
Лазерното заваряване е метод на заваряване, който използва фокусирани лазерни лъчи с висока температура, за да разтопи металната повърхност. Разтопените части след това се съединяват и втвърдяват след охлаждане. Както при всяка друга лазерна машина, машини за лазерно заваряване също използват някои специфични елементи на лазерите, включително твърдотелни лазери, газови лазери (CO2 лазери) и диодни лазери.
Висококачественото заваряване с минимални деформации и нагрята зона го прави добър избор за широк спектър от заваръчни проекти.
Съществуват и други заваръчни процеси, като например газова дъгова заварка с метал (GMAW/MIG), газова волфрамова дъгова заварка с електродъгово съединение (GTAW/TIG), защитена метална дъгова заварка (Relt), флюсова дъгова заварка, подфлюсова заварка, точково съпротивление и електроннолъчево заваряване.
Лазерното заваряване в частност е най-практичният и универсален сред всички.
Как работи?
Лазерното заваряване използва високо концентрирани фокусирани лазерни лъчи за нагряване на металната повърхност до разтопяване. След съединяването на частите, те се оставят да се охладят, докато се втвърдят.
Информацията за потребителя е дадена по-долу стъпка по стъпка.
1. Генериране на лъч: Процесът на заваряване започва с генериране на мощен лазерен лъч. Различни видове лазери, като например твърдотелни лазери, газови лазери (напр. CO2 лазери) или диодни лазери могат да се използват в зависимост от изискванията на приложението.
2. Фокусиране на лъча: След това лазерният лъч се насочва към фокусираната точка с помощта на огледала и лещи. Ефективното нагряване и топене на материалите зависи до голяма степен от точността на фокусната точка и температурата.
3. Подготовка на материалите: Преди започване на процеса на заваряване, подготовката на материалите е задължителна. Това включва почистване, затягане и обработка на повърхността.
4. Процес на заваряване: Фокусирайте лазерните лъчи върху подготвената повърхност на материала. Насочената точка на повърхността се топи от концентрираната топлина на лазера.
5. Образуване на заварка: Разтопените материали се слепват и образуват солидна шевна връзка. За да се подобри здравината на шева и да се запълнят празнините, могат да се използват допълнителни филтри.
6. Охлаждане и втвърдяване: След като заваряването приключи, разтопените материали бързо се охлаждат и втвърдяват, образувайки здрава връзка между съединяваните повърхности. За да се сведе до минимум деформацията, правилният контрол на охлаждането е много важен.
7. Проверка след заваряване: Проверете качеството и целостта на заварките. В зависимост от вида на заварката може да се наложат допълнителни довършителни процеси, като шлайфане, полиране или нанасяне на покритие.
Лазерното заваряване силно ли е?
Да, лазерното заваряване се счита за надеждна и устойчива техника на заваряване. Причините, поради които лазерното заваряване е такъв силен процес, са дадени по-долу.
• Прецизност и контрол
Прецизният контрол върху параметрите на заваряване, като мощност, скорост и фокус, позволява поддържането на постоянни заваръчни и материални свойства. Това води до здрави заваръчни съединения.
• Минимална термично засегната зона (HAZ)
Концентрираните лъчи водят до минимално засегната от топлината зона. Това намалява термичната деформация, остатъчните напрежения и отслабването на материала. Следователно, механичните свойства на завареното съединение често са по-добри от тези, постигнати с други методи на заваряване.
• Дълбоко проникване
Лазерното заваряване може да постигне дълбоко проникване с високо съотношение на страните. Заваряването на дебели материали става по-достъпно за тази цел. То подобрява структурната цялост на съединението.
• Висока енергийна плътност
Високата енергийна плътност осигурява ефективно топене и сливане на материалите. Това води до силна металургична връзка. Тази висока енергийна плътност позволява също заваряване на стомана и цветни сплави.
• Безконтактен процес
Лазерното заваряване минимизира физическата деформация и замърсяването на заваряваните материали, тъй като е безконтактен метод на заваряване.
Предимства и недостатъци
Лазерното заваряване е универсален и полезен процес за широк спектър от заваръчни задачи. Понякога обаче то не успява да осигури необходимата производителност в сравнение с някои други методи на заваряване. Нека разгледаме силните и недостатъците на лазерното заваряване един до друг.
| Предимства | Недостатъци |
|---|---|
| Позволява високоточно и контролирано заваряване, идеално за сложни и деликатни части | Първоначалната инвестиция за лазерно заваръчно оборудване е сравнително висока в сравнение с традиционните методи на заваряване |
| Може да заварява голямо разнообразие от материали, включително метали, пластмаси и разнородни материали | Може да не е подходящ за много дебели материали или такива със силно отразяващи повърхности, които могат да отразяват или разсейват лазерния лъч |
| Намалява термичните деформации и повредите на материала, запазвайки механичните свойства на околния материал | Линията на видимост на лазерния лъч ограничава използването му в заваръчни съединения, които не са лесно достъпни или имат сложна геометрия. |
| Възможност за високоскоростно заваряване, което увеличава производителността и намалява времето за производство | |
| Постига здрави заварки в дебели материали с високи съотношения на страните, често с един проход | |
| Лесно се интегрира в автоматизирани производствени системи, подобрявайки ефективността и последователността |
Как да преодолеем ограниченията на лазерното заваряване!
Лазерното заваряване може да бъде чудесна възможност, ако се използва по правилния начин. Да, то е свързано с определени ограничения, но можете да преодолеете повечето от тях. И така, как да го направите?
Висока цена на оборудването
• Извършете задълбочен анализ на разходите и ползите. Обмислете дългосрочните спестявания от повишената производителност.
• Проучете възможностите за финансиране или лизинг.
• Започнете с минималната инвестиция в машината. Постепенно увеличавайте инвестицията.
Материални ограничения
• Използвайте покрития или повърхностни обработки върху отразяващи материали. Това ще подобри абсорбцията на лазера и ще намали проблемите с отражението.
• Оптимизирайте лазерните параметри, за да отговарят по-добре на свойствата и дебелината на материала.
• Комбинирайте лазерно заваряване с други методи на заваряване (като MIG или TIG).
Ограничена достъпност на ставите
• Използването на роботизирани ръце и автоматизирани системи ще осигури достъп до труднодостъпни стави.
• Проектиране на персонализирани приспособления и шаблони.
• Използвайте многоосни лазерни заваръчни системи
Освен това, постепенното внедряване на съществуващи продукти, провеждането на оценка на съвместимостта и стартирането на пилотни проекти могат да подобрят ефективността на машината и да намалят значително ограниченията.
Лазерно заваряване срещу MIG
| Характеристики: | Лазерно заваряване | MIG |
|---|---|---|
| Източник на топлина | Лазерен лъч | Електрическа дъга |
| Прецизност | Много високо | Умерена |
| Термично засегната зона | Минимум | По-голям |
| Скорост на заваряване | Високо | Умерено до ниско |
| Проникване | Дълбоко, често еднопроходно | Добре, може да са необходими няколко преминавания |
| Съвместимост на материала | Широка гама, включително трудно заваряеми | Широка гама, обикновени метали |
| Пръскане | Минимално до никакво | Генерира пръски |
| Разходи за оборудване | Високо | Спуснете |
| Изискване за умения | Необходимо е високо, специализирано обучение | Умерен, по-лесен за учене |
| Достъпност на съвместните места | Изисква пряка видимост | По-гъвкав |
| Автоматизация | Лесно автоматизиран | По-малко лесно автоматизирано |
| Безопасност | Значителни опасности от мощни лазери | Изисква предпазни мерки, но като цяло е по-безопасно |
Лазерно заваряване срещу TIG
| аспекти | Лазерно заваряване | TIG заваряване |
|---|---|---|
| Прецизност и контрол | Изключително висока прецизност, идеална за сложни и автоматизирани процеси | Висока прецизност с ръчно управление, идеална за детайлни и висококачествени заварки |
| Термично засегната зона (HAZ) | Минимално ЗТВ, намаляващо термичната деформация и запазващо свойствата на материала | Минимизира HAZ, но не толкова, колкото лазерното заваряване |
| Скорост | Високоскоростното заваряване увеличава производителността | По-ниските скорости на заваряване намаляват производителността |
| Гъвкавост | Подходящ за широка гама от материали, включително метали, пластмаси и различни материали | Отличен за различни метали, особено цветни, но по-малко универсален с пластмаси |
| Изискване за умения | Изисква специализирано обучение и опит | Изисква значителни умения и опит за най-добри резултати |
| цена | Висока първоначална цена на оборудването | Умерена цена на оборудването, по-висока от някои други методи |
| Приложение | Идеален за високопрецизни, автоматизирани и високосерийни производствени приложения | Най-подходящ за висококачествени заварки и ръчно управление, например в аерокосмическата, автомобилната и художествената металообработка. |
