Aplikacije za lasersko varjenje
Kovine z laserskim varjenjem so povezane predvsem takrat, ko so druge metode povezovanja neuporabne ali problematične. Oprema za lasersko povezavo je zelo draga, zato jo kupite le, če ste prepričani, da dela ni mogoče opraviti z drugimi metodami.
Obseg teh je torej :
- proizvodnja instrumentov in drugih natančnih mehanizmov;
- proizvodnja kompleksnih izdelkov na osnovi kovin z nizkim tališčem;
- proizvodnja delov iz litega železa;
- proizvodnja izdelkov iz plastičnih mas.
Takšna tehnologija v industriji se je začela uporabljati šele pred približno 20 leti, in če obstaja priložnost, potem lahko kupite stroje samo za stacionarni tip, pa tudi ročno za varjenje doma.
Prednosti in slabosti
Laserske kovine imajo svoje prednosti in slabosti. Kar zadeva ugodnosti, so naslednje:
- površina kovine se nekoliko segreje, kar močno zmanjša njeno popačenje med delovanjem;
- laserski žarek se prenaša preko optičnih vlaken, tako da pade celo na težko dostopnih mestih;
- laserska oprema se lahko uporablja ne samo za varjenje kovin, temveč tudi za rezanje;
- zagotavlja visoko kakovost zvarov;
- Varilni postopek zagotavlja dobro delovanje in ga je enostavno upravljati.
Toda tehnologija ima svoje pomanjkljivosti:
- oprema zelo draga;
- varilni stroj ima nizko učinkovitost;
- mora biti visoko usposobljen.
Toda kljub pomanjkljivostim je laser edina možnost, da se zagotovi natančno varjenje ali povezava s talilnimi materiali.
Vrste varjenja
Lasersko varjenje je lahko dveh vrst :
Butt - v tem primeru ne uporabljajte dodatkov in fluksa. Dovoljena je minimalna zveza med kovinami, ne več kot 0, 2 mm. Ista vrednost je največja za fokusiranje laserskega žarka na spoj. Varjenje poteka s pomočjo "dagger" prodora kovine skozi celotno debelino z intenzivnostjo laserskega sevanja do 1 mW / cm2. V tem primeru je treba šiv zaščititi pred oksidacijo z argonom ali dušikom, helij pa ga bo zaščitil pred razpadom laserskega sevanja;- Prekrivanje - kovinske plošče se prekrivajo druga z drugo, povezane pa so z močnim sevanjem. Varjenje se izvaja z lokalnimi vpenjalnimi deli. Največja dovoljena razdalja med kovinskimi površinami med delovanjem je 0, 2 mm. Če je potrebno izboljšati kakovost priključenih delov, se uporabi dvojni šiv.
Vrste laserjev
Pri varjenju kovin se uporabljajo laserji dveh vrst :
- trdno stanje;
- plina.
Izbira enega ali drugega tipa laserja je odvisna od namena uporabe opreme.
Trdno stanje
Aktivno telo je v tem primeru rubinska palica s steklom in dodatkom neodima ali aluminijevega-itrijevega granata, ki je dopiran z neodimom ali iterbijem. Palica se nahaja v svetlobni komori. Za vzbujanje atomov aktivnega telesa nanesite črpalko, ki ustvarja močne luči.
Na koncih aktivnega telesa sta dve ogledali :
- delno pregledna;
- odsevni.
Laserski žarek bo šel skozi delno pregledno ogledalo, ki se vedno zrcali v paličici in vnaprej ojačan. Polprevodniški laserji niso zelo zmogljivi, njihova moč pa je od 1 do 6 kW .
Z uporabo teh laserjev so varjeni le majhni in ne debeli deli, najpogosteje mikroelektronski predmeti, na primer tanki žični vodi s premerom 0, 01 - 0, 1 mm, ki temeljijo na niklju, zlatu ali tantalu. Dopustno je tudi točkovno varjenje izdelkov na osnovi folije s premerom točke 0, 5–0, 9 mm. Na enak način se hermetični katodni šiv izvaja tudi na kinekopih sodobnih televizorjev.
Katoda je cev dolžine 2 mm, premer 1, 8 mm in debelina stene 0, 04 mm . Dno je na takšno cev varjeno z debelino 0, 12 mm na osnovi nikelj-kromove zlitine. Takšne majhne izdelke kuhamo zaradi visoke stopnje fokusiranja žarka in natančnega odmerka energije s prilagoditvijo trajanja impulza v določenih mejah.
Plin
Plinski laserji so močnejši, aktivno telo v njih je plinska mešanica . Plin se črpa iz jeklenk s pomočjo črpalke s plinsko cevjo. Energetska ekscitacija plina nastane zaradi električnega razelektritve med elektrodama. Na koncih odtočne cevi so ogledala. Elektrode so priključene na vir energije, laser pa se ohladi z vodnim sistemom.
Glavna pomanjkljivost opreme z vzdolžnim črpanjem plina so njene dimenzije. Toda prečni plinski laserji so bolj kompaktni. Skupna moč je lahko od 20 kW in več, tako da lahko povežete kovine z debelino do 20 mm pri visoki hitrosti - približno 60 m / h.
Najmočnejši modeli - plin . Za delovanje uporabljajo pline, ki se segrejejo do temperature 1000 do 3000 K. Plin v njih hitro izteče skozi Lavlevo šobo, zaradi česar pride do adiabatne ekspanzije, nato pa se plin ohladi v coni resonatorja. Ko se ohladijo, se vzbujene molekule spustijo na nižjo raven energije in oddajajo koherentno sevanje. Črpanje se lahko zgodi z uporabo drugega laserja ali drugih močnih virov energije. Zmogljive oblike omogočajo varjenje pri hitrosti približno 200 m / h jekla debeline 35 mm.
Laser varjenje se izvaja v atmosferskih pogojih, vam ni treba ustvariti vakuum, morate zaščititi staljeno kovino iz zraka. Običajno se uporabljajo plini, kot je argon. Za postopek je značilno, da je zaradi visoke toplotne moči žarka na površini izdelka, ki ga varimo, kovina močno uparjena. Hlapi se ionizirajo, zaradi česar se svetlobni pramen razprši in pregleda.
Torej, v smislu uporabe opreme velike moči, se plazemski plin dovajamo tudi v varilni prostor poleg zaščitnega plina. Ponavadi so helij, ki je veliko lažji od argona in ne bo razpršil žarka. Za poenostavitev postopka morate uporabiti posebne plinske mešanice z zatiranjem plazme in zaščitno funkcijo. V tem primeru mora gorilnik oskrbovati s plinom, da lahko odda ionizirane pare.
Med delovanjem se žarek počasi spusti v del in potisne staljeno kovino varilnega bazena na zadnjo steno kraterja. To zagotavlja penetracijo "bodala" pod pogojem velike globine in majhne širine šiva .
Velika koncentracija energije v snopu omogoča doseganje visoke hitrosti, prav tako pa zagotavlja dober termični cikel in visoko trdnost kovine zvara.
Laserski varilni stroji
Za to vrsto varjenja se uporablja oprema tako mobilnega kot kompaktnega tipa, za povezovanje velikih delov pa se lahko uporabi tudi polna velikost opreme.
Pogosto za industrijske namene uporabljajo takšne modele strojev kot :
- LAT-S - uporablja se za lasersko varjenje, kot tudi za odlaganje kovin. Ima visoko moč, tako da lahko dosežete visoko zmogljivost v smislu učinkovitosti. Lahko je opremljen z avtomatskimi koordinatnimi tabelami, tako da lahko z veliko hitrostjo upravljate kompleksne strukture. Stroj ima dva modula. V prvem je vir energije in naprava za hlajenje laserja, drugi modul pa je tak gibljiv okvir, kjer se nahaja laserski oddajnik. Dva modula se enostavno premikata zaradi prisotnosti koles na dnu. Za stacionarno delo s strojem je nepremičnost zagotovljena s posebno mehansko zaporo;
- MUL-1 - ta stroj je majhne velikosti, uporablja se za lasersko varjenje in navarjanje kovin. Tudi s svojo pomočjo lahko spajate zlato in srebro. Lahko naredite nakit s tem strojem enostavno in z visoko natančnostjo. Pogosto se oprema uporablja za popravilo in izdelavo nakita. Majhni kovinski deli se lahko varijo brez močnega ogrevanja, dovoljena je tudi povezava okvirjev očal. Naprava je primerna, ker je dovolj napetosti za delovanje pri 220 V. Odvisno od izbranega načina je moč naprave od 1, 9 do 2, 5 kW;
- LAT-400 - se uporablja za povezovanje velikih izdelkov. Sistem vključuje zmogljiv polprevodniški laser, napajalno in hladilno napravo. Laser ima veliko moč in zmogljivost, tako da se lahko celo zelo kompleksno opravi pri visoki hitrosti. Oprema je povezana na račun trifaznega omrežja 380 V. Pri največji obremenitvi je moč naprave približno 13 kW. Enota je opremljena z mehaniziranim sistemom, ki ga poganja motor DC. To omogoča enostavno premikanje laserske glave v treh ravninah.
Ročno lasersko varjenje se izvaja z uporabo takih naprav:
- WELD-WF je prenosna naprava, ki omogoča delo tudi na težko dostopnih mestih. Vključuje manipulator, priključen na vlakno. Ustvarjeno lasersko sevanje se prenaša skozi vlakno. Ker obstaja prisotnost povratnih informacij, lahko z uporabo aparata dobite najvišjo kakovost spojke v primerjavi z opremo, ki nima takšnih možnosti. Naprava ima moč samo 1, 5 kW in deluje na 220 V. Primerna je za različna popravila, ko je razstavljanje težko ali dolgotrajno;
- CLW120 je ročni stroj z nizko močjo, ki je odličen za opravila, ki zahtevajo natančnost zlatarja, kot tudi za točkovno lasersko varjenje. Poleg tega se lahko uporablja za kombiniranje barvnih in železnih kovin, nerjavnega jekla ali titanovih zlitin. Oprema, moč - 10 kW, zahteve omrežja - 220 V.
Skoraj vse zgoraj omenjene naprave so opremljene z binokularjem, ki ščiti vid od negativnih učinkov laserskega žarka in hkrati pomaga večkratno povečati obdelovalni objekt, tako da se delo opravi kakovostno in natančno.