Suvirinimo pramonėje lazerinis suvirinimas laikomas stipriu ir sudėtingu jungimo proceso metodu. Jame naudojami labai koncentruoti šviesos spinduliai, vadinami lazeriais. Lazerio spindulys sukuria intensyvią šilumą tiksliniame medžiagos paviršiuje ir priverčia medžiagą išsilydyti bei suformuoti tvirtą jungtį, jai vėstant ir kietėjant.
Lazerinis suvirinimas turi ir privalumų, ir trūkumų. Lyginant su kitais suvirinimo procesais, tokiais kaip MIG ar TIG, lazerinis suvirinimas yra stipresnis. Šiandien sužinosime apie lazerinį suvirinimą, jo stipriąsias ir silpnąsias puses, naudojimo paprastumą ir pan. Šiame straipsnyje taip pat palyginsime lazerinį suvirinimą su keliais suvirinimo metodais.
Taigi, pasinerkime į lazerinio suvirinimo pasaulį.
Kas yra lazerinis suvirinimas?
Lazerinis suvirinimas yra suvirinimo metodas, kurio metu metalo paviršiui išlydyti naudojami fokusuoti aukštos temperatūros lazerio spinduliai. Išlydytos dalys sujungiamos ir atvėsusios sukietėja. Kaip ir bet kuris kitas lazerinis įrenginys, lazerinio suvirinimo aparatai taip pat naudoja kai kuriuos specifinius lazerių elementus, įskaitant kietojo kūno lazerius, dujų lazerius (CO2 lazeriai) ir diodiniai lazeriai.
Aukštos kokybės suvirinimas su minimaliu iškraipymu ir įkaitinta zona daro šį gaminį puikiu pasirinkimu įvairiems suvirinimo projektams.
Yra ir kitų suvirinimo procesų, tokių kaip dujinis metalinis lankinis suvirinimas (GMAW/MIG), dujinis volframo lankinis suvirinimas (GTAW/TIG), ekranuotas metalinis lankinis suvirinimas (elektrodiniu elektrodu), lankinis suvirinimas fliuso šerdimi, suvirinimas panardintu lanku, taškinis suvirinimas varža ir elektronų pluošto suvirinimas.
Lazerinis suvirinimas yra pats praktiškiausias ir universaliausias iš visų.
Kaip tai veikia?
Lazerinis suvirinimas naudoja koncentruotus lazerio spindulius, kurie kaitina metalinį paviršių, kad išsilydytų. Sujungus detales, jos aušinamos, kol sukietėja.
Naudotojo informacija pateikiama žingsnis po žingsnio žemiau.
1. Spindulio generavimas: Suvirinimo procesas prasideda generuojant galingą lazerio spindulį. Skirtingi lazerių tipai, tokie kaip kietojo kūno lazeriai, dujų lazeriai (pvz., CO2 Priklausomai nuo taikymo reikalavimų, gali būti naudojami lazeriai) arba diodiniai lazeriai.
2. Spindulio fokusavimas: Tada lazerio spindulys veidrodžiais ir lęšiais nukreipiamas į fokusuotą tašką. Efektyvus medžiagų kaitinimas ir lydymas labai priklauso nuo fokusavimo taško tikslumo ir temperatūros.
3. Medžiagos paruošimas: Prieš pradedant suvirinimo procesą, būtina paruošti medžiagą. Tai apima valymą, tvirtinimą ir paviršiaus apdorojimą.
4. Suvirinimo procesas: Sufokusuokite lazerio spindulius į paruoštą medžiagos paviršių. Nukreiptas paviršiaus taškas išsilydo nuo koncentruotos lazerio šilumos.
5. Suvirinimas: išlydytos medžiagos susilieja ir sudaro tvirtą jungtį. Jungties stiprumui padidinti ir tarpams užpildyti gali būti naudojami papildomi filtrai.
6. Aušinimas ir sukietėjimas: Baigus suvirinimą, išlydytos medžiagos greitai atvėsta ir sukietėja, sudarydamos tvirtą jungtį tarp sujungtų paviršių. Siekiant sumažinti deformaciją, labai svarbu tinkamai kontroliuoti aušinimą.
7. Suvirinimo patikra: patikrinkite suvirinimo kokybę ir vientisumą. Priklausomai nuo suvirinimo apdailos, gali prireikti papildomų apdailos procesų, tokių kaip šlifavimas, poliravimas ar padengimas.
Ar lazerinis suvirinimas yra stiprus?
Taip, lazerinis suvirinimas laikomas stipria ir patikima suvirinimo technika. Žemiau pateikiamos priežastys, kodėl lazerinis suvirinimas yra stiprus suvirinimo procesas.
• Tikslumas ir kontrolė
Tikslus suvirinimo parametrų, tokių kaip galia, greitis ir fokusavimas, valdymas leidžia išlaikyti pastovias suvirinimo ir medžiagos savybes. Dėl to gaunamos tvirtos suvirinimo jungtys.
• Minimalaus karščio paveikta zona (HAZ)
Koncentruoti pluoštai sukuria minimalią karščio paveiktą zoną. Tai sumažina šiluminį deformavimąsi, liekamuosius įtempius ir medžiagos silpnėjimą. Dėl to suvirinto sujungimo mechaninės savybės dažnai būna geresnės nei naudojant kitus suvirinimo metodus.
• Gilus įsiskverbimas
Lazerinis suvirinimas gali pasiekti gilų įsiskverbimą ir didelį kraštinių santykį. Dėl to tampa lengviau suvirinti storas medžiagas. Tai pagerina jungties struktūrinį vientisumą.
• Didelis energijos tankis
Didelis energijos tankis užtikrina efektyvų medžiagų lydymą ir suliejimą. Tai sukuria tvirtą metalurginį ryšį. Šis didelis energijos tankis taip pat leidžia suvirinti plieną ir spalvotųjų metalų lydinius.
• Nekontaktinis procesas
Lazerinis suvirinimas sumažina suvirinamų medžiagų fizinę deformaciją ir užterštumą, nes tai yra bekontaktis suvirinimo metodas.
Už ir prieš
Lazerinis suvirinimas yra universalus ir naudingas procesas įvairiems suvirinimo darbams. Tačiau kartais jis nesuteikia reikiamo našumo, palyginti su kitais suvirinimo metodais. Panagrinėkime lazerinio suvirinimo privalumus ir trūkumus greta.
| Argumentai "už" | Trūkumai |
|---|---|
| Leidžia atlikti labai tikslų ir kontroliuojamą suvirinimą, idealiai tinka sudėtingoms ir subtilioms detalėms | Pradinės investicijos į lazerinio suvirinimo įrangą yra gana didelės, palyginti su tradiciniais suvirinimo metodais. |
| Galima suvirinti įvairias medžiagas, įskaitant metalus, plastikus ir skirtingas medžiagas | Gali netikti labai storoms medžiagoms arba toms, kurių paviršiai labai atspindi lazerio spindulį, nes jie gali atspindėti arba išsklaidyti jį. |
| Sumažina šiluminį deformavimąsi ir medžiagų pažeidimus, išsaugodamas aplinkinių medžiagų mechanines savybes | Lazerio spindulio tiesioginio matymo pobūdis riboja jo naudojimą sunkiai pasiekiamose arba sudėtingos geometrijos suvirinimo jungtyse. |
| Galimybė greitai suvirinti, o tai padidina našumą ir sutrumpina gamybos laiką | |
| Pasiekia tvirtus suvirinimo siūlius storose medžiagose su dideliais kraštinių santykiais, dažnai vienu praėjimu | |
| Lengvai integruojama į automatizuotas gamybos sistemas, pagerinant efektyvumą ir nuoseklumą |
Kaip įveikti lazerinio suvirinimo apribojimus!
Lazerinis suvirinimas gali būti puiki galimybė, jei naudojamas tinkamai. Taip, jis turi tam tikrų apribojimų, tačiau daugelį jų galima įveikti. Taigi, kaip tai padaryti?
Didelė įrangos kaina
• Atlikite išsamią sąnaudų ir naudos analizę. Apsvarstykite ilgalaikes santaupas dėl padidėjusio produktyvumo.
• Išnagrinėkite finansavimo arba lizingo galimybes.
• Pradėkite nuo minimalių investicijų į įrenginį. Palaipsniui didinkite investicijas.
Medžiagos apribojimai
• Ant atspindinčių medžiagų naudokite dangas arba paviršiaus apdorojimo priemones. Tai pagerins lazerio absorbciją ir sumažins atspindžio problemas.
• Optimizuoti lazerio parametrus, kad jie geriau atitiktų medžiagos savybes ir storį.
• Derinkite lazerinį suvirinimą su kitais suvirinimo metodais (pvz., MIG arba TIG).
Ribotas sąnarių prieinamumas
• Robotinių rankų ir automatinių sistemų naudojimas suteiks prieigą prie sunkiai pasiekiamų jungčių.
• Projektuoti individualius įrenginius ir tvirtinimo įtaisus.
• Naudoti daugiaašius lazerinio suvirinimo sistemas
Be to, laipsniškas esamų produktų diegimas, suderinamumo vertinimas ir bandomųjų projektų pradžia gali padidinti mašinos efektyvumą ir pastebimai sumažinti apribojimus.
Lazerinis suvirinimas ir MIG
| Savybės | Lazerinis suvirinimas | MIG |
|---|---|---|
| Karščio šaltinis | Lazerio spindulys | Elektros lankas |
| Tikslumas | Labai aukštai | vidutinis |
| Šilumos paveikta zona | Minimalus | Didesnis |
| Suvirinimo greitis | aukštas | Nuo vidutinio iki žemo |
| Skverbimasis | Gilus, dažnai vieno praėjimo | Gerai, gali prireikti kelių praėjimų |
| Medžiagų suderinamumas | Platus diapazonas, įskaitant sunkiai suvirinamas medžiagas | Platus asortimentas, įprasti metalai |
| Purslai | Minimalus iki jokio | Sukuria purslus |
| Įrangos kaina | aukštas | Sumažinti |
| Įgūdžių reikalavimas | Reikalingas aukštas, specializuotas mokymas | Vidutinis, lengviau išmokstamas |
| Jungtinis prieinamumas | Reikalingas tiesioginis matomumas | Lankstesnis |
| Automatika | Lengvai automatizuojama | Mažiau lengvai automatizuojama |
| Saugumas | Didelis pavojus, kylantis dėl galingų lazerių | Reikalauja atsargumo priemonių, bet paprastai yra saugiau |
Lazerinis suvirinimas, palyginti su TIG
| Aspektai | Lazerinis suvirinimas | TIG suvirinimas |
|---|---|---|
| Tikslumas ir kontrolė | Itin didelis tikslumas, idealiai tinka sudėtingiems ir automatizuotiems procesams | Didelis tikslumas su rankiniu valdymu, idealiai tinka detaliems ir aukštos kokybės suvirinimo siūlėms |
| Šilumos paveikta zona (HAZ) | Minimali HAZ, sumažinanti šiluminį deformavimą ir išsauganti medžiagos savybes | Sumažina pavojingų medžiagų zonos (HAZ), bet ne tiek, kiek lazerinis suvirinimas |
| Greitis | Didelės spartos suvirinimas padidina našumą | Mažesnis suvirinimo greitis mažina našumą |
| Universalumas | Tinka įvairioms medžiagoms, įskaitant metalus, plastikus ir panašias medžiagas | Puikiai tinka įvairiems metalams, ypač spalvotiesiems, bet mažiau universalus su plastikais |
| Įgūdžių reikalavimas | Reikalingas specializuotas mokymas ir patirtis | Norint pasiekti geriausių rezultatų, reikia daug įgūdžių ir patirties |
| Kaina | Didelė pradinė įrangos kaina | Vidutinė įrangos kaina, didesnė nei kai kurių kitų metodų |
| taikymas | Idealiai tinka didelio tikslumo, automatizuotai ir didelio masto gamybai | Geriausiai tinka aukštos kokybės suvirinimui ir rankiniam valdymui, pavyzdžiui, aviacijos ir kosmoso, automobilių ir meninių metalo dirbinių pramonėje |
