Metināšanas nozarē lāzermetināšana tiek uzskatīta par spēcīgu un sarežģītu savienošanas procesa metodi. Tajā tiek izmantoti ļoti koncentrēti gaismas stari, ko sauc par lāzeriem. Materiāla mērķa virsmā lāzera stars rada intensīvu karstumu saskares punktā un izraisa materiāla kušanu un spēcīgas saites veidošanos, tam atdziestot un sacietējot.
Lāzermetināšanai ir gan savas priekšrocības, gan trūkumi. Salīdzinot citus metināšanas procesus, piemēram, MIG vai TIG, lāzermetināšana ir spēcīgāka. Šodien mēs uzzināsim par lāzermetināšanu, tās stiprajām un ierobežotajām pusēm, lietojamību utt. Šajā rakstā mēs arī salīdzināsim lāzermetināšanu ar vairākām metināšanas metodēm.
Tātad, ienirsīsimies lāzermetināšanas pasaulē.
Kas ir lāzermetināšana?
Lāzermetināšana ir metināšanas metode, kurā metāla virsmas kausēšanai tiek izmantoti fokusēti augstas temperatūras lāzera stari. Izkausētās detaļas pēc tam savienojas un pēc atdzesēšanas sacietē. Tāpat kā jebkura cita lāzera iekārta, lāzera metināšanas iekārtas izmanto arī dažus specifiskus lāzeru elementus, tostarp cietvielu lāzerus, gāzes lāzerus (CO2 lāzeri) un diožu lāzeri.
Augstas kvalitātes metināšana ar minimālu deformāciju un apsildāmo zonu padara to par labu izvēli plašam metināšanas projektu klāstam.
Ir arī citi metināšanas procesi, piemēram, gāzes metāla loka metināšana (GMAW/MIG), gāzes volframa loka metināšana (GTAW/TIG), ekranēta metāla loka metināšana (elektrodu metināšana), loka metināšana ar pulvera serdi, loka metināšana ar kušņiem, pretestības punktmetināšana un elektronu staru metināšana.
Lāzermetināšana ir vispraktiskākā un daudzpusīgākā no visām.
Kā tas darbojas?
Lāzermetināšanā tiek izmantoti koncentrēti, fokusēti lāzera stari, lai uzkarsētu metāla virsmu līdz tās izkausēšanai. Pēc detaļu savienošanas tās atdzesē, līdz tās iegūst cietu masu.
Lietotāja informācija ir sniegta tālāk soli pa solim.
1. Stara ģenerēšana: Metināšanas process sākas ar jaudīga lāzera stara ģenerēšanu. Tiek izmantoti dažādi lāzeru veidi, piemēram, cietvielu lāzeri, gāzes lāzeri (piemēram, CO2 atkarībā no pielietojuma prasībām var izmantot lāzerus (piemēram, lāzerus) vai diožu lāzerus.
2. Stara fokusēšana: Pēc tam lāzera stars tiek virzīts uz fokusēto punktu, izmantojot spoguļus un lēcas. Materiālu efektīva uzsildīšana un kušana lielā mērā ir atkarīga no fokusa punkta precizitātes un temperatūras.
3. Materiāla sagatavošana: Pirms metināšanas procesa uzsākšanas materiāla sagatavošana ir obligāta. Tas ietver tīrīšanu, skavas un virsmas apstrādi.
4. Metināšanas process: Fokusējiet lāzera starus uz sagatavotās materiāla virsmas. Virzītā virsmas daļa kūst ar lāzera koncentrēto siltumu.
5. Metinājuma veidošana: Izkausētie materiāli saplūst un veido cietu savienojumu. Lai uzlabotu savienojuma izturību un aizpildītu spraugas, var izmantot papildu filtrus.
6. Dzesēšana un sacietēšana: Kad metināšana ir pabeigta, izkausētie materiāli ātri atdziest un sacietē, veidojot cietu saiti starp savienotajām virsmām. Lai samazinātu deformāciju, ir ļoti svarīga pareiza dzesēšanas kontrole.
7. Pārbaude pēc metināšanas: pārbaudiet metinājuma kvalitāti un integritāti. Atkarībā no metināšanas apdares var būt nepieciešami papildu apdares procesi, piemēram, slīpēšana, pulēšana vai pārklāšana.
Vai lāzermetināšana ir spēcīga?
Jā, lāzermetināšana tiek uzskatīta par spēcīgu un uzticamu metināšanas metodi. Tālāk ir sniegti iemesli, kāpēc lāzermetināšana ir spēcīgs metināšanas process.
• Precizitāte un kontrole
Precīza metināšanas parametru, piemēram, jaudas, ātruma un fokusa, kontrole ļauj saglabāt nemainīgas metināšanas un materiāla īpašības. Tas nodrošina izturīgus metinājuma savienojumus.
• Minimālā karstuma ietekmētā zona (HAZ)
Koncentrētie stari rada minimālu termiski ietekmēto zonu. Tas samazina termisko deformāciju, atlikušos spriegumus un materiāla vājināšanos. Līdz ar to metinātā savienojuma mehāniskās īpašības bieži vien ir pārākas par tām, kas tiek sasniegtas ar citām metināšanas metodēm.
• Dziļa iespiešanās
Lāzermetināšana var panākt dziļu iespiešanos ar augstu malu attiecību. Šim nolūkam metināšana biezos materiālos kļūst pieejamāka. Tā uzlabo savienojuma strukturālo integritāti.
• Augsts enerģijas blīvums
Augstais enerģijas blīvums nodrošina materiālu efektīvu kušanu un saplūšanu. Tas rada spēcīgu metalurģisko saiti. Šis augstais enerģijas blīvums ļauj arī metināt tēraudu un krāsaino metālu sakausējumus.
• Bezkontakta process
Lāzermetināšana samazina metināto materiālu fizisko deformāciju un piesārņojumu, jo tā ir bezkontakta metināšanas metode.
Plusi un mīnusi
Lāzermetināšana ir daudzpusīgs un noderīgs process plašam metināšanas darbu klāstam. Tomēr dažreiz tas nenodrošina nepieciešamo jaudu, salīdzinot ar dažām citām metināšanas metodēm. Apskatīsim lāzermetināšanas stiprās un vājās puses līdzās.
| Plusi | Mīnusi |
|---|---|
| Nodrošina ļoti precīzu un kontrolētu metināšanu, kas ir ideāli piemērota sarežģītām un delikātām detaļām | Sākotnējās investīcijas lāzera metināšanas iekārtās ir salīdzinoši augstas, salīdzinot ar tradicionālajām metināšanas metodēm. |
| Var metināt dažādus materiālus, tostarp metālus, plastmasas un atšķirīgus materiālus | Var nebūt piemērots ļoti bieziem materiāliem vai materiāliem ar ļoti atstarojošām virsmām, kas var atstarot vai izkliedēt lāzera staru. |
| Samazina termisko deformāciju un materiāla bojājumus, saglabājot apkārtējā materiāla mehāniskās īpašības | Lāzera stara tiešās redzamības raksturs ierobežo tā izmantošanu metināšanas savienojumos, kas nav viegli pieejami vai kuriem ir sarežģīta ģeometrija. |
| Spējīgs ātrgaitas metināšanai, kas palielina produktivitāti un samazina ražošanas laiku | |
| Nodrošina spēcīgu metinājumu biezos materiālos ar augstu malu attiecību, bieži vien vienā piegājienā | |
| Viegli integrējams automatizētās ražošanas sistēmās, uzlabojot efektivitāti un konsekvenci |
Kā pārvarēt lāzermetināšanas ierobežojumus!
Lāzermetināšana var būt lieliska iespēja, ja to izmanto pareizi. Jā, tai ir zināmi ierobežojumi, taču lielāko daļu no tiem var pārvarēt. Tātad, kā to izdarīt?
Augstas aprīkojuma izmaksas
• Veikt rūpīgu izmaksu un ieguvumu analīzi. Apsveriet ilgtermiņa ietaupījumus, ko sniedz produktivitātes pieaugums.
• Izpētiet finansēšanas vai līzinga iespējas.
• Sāciet ar minimālām investīcijām iekārtā. Pakāpeniski palieliniet investīcijas.
Materiālie ierobežojumi
• Atstarojošiem materiāliem izmantojiet pārklājumus vai virsmas apstrādes līdzekļus. Tas uzlabos lāzera absorbciju un samazinās atstarošanas problēmas.
• Optimizēt lāzera parametrus, lai tie labāk atbilstu materiāla īpašībām un biezumam.
• Apvienojiet lāzermetināšanu ar citām metināšanas metodēm (piemēram, MIG vai TIG).
Ierobežota locītavu pieejamība
• Robotizētu roku un automatizētu sistēmu izmantošana nodrošinās piekļuvi grūti sasniedzamām šuvēm.
• Izstrādāt pielāgotus armatūras elementus un stiprinājumus.
• Izmantot daudzu asu lāzera metināšanas sistēmas
Turklāt pakāpeniska esošo produktu ieviešana, saderības novērtējuma veikšana un pilotprojektu uzsākšana var uzlabot iekārtas efektivitāti un ievērojami samazināt ierobežojumus.
Lāzera metināšana salīdzinājumā ar MIG
| Apkalpošana | Lāzera metināšana | MIG |
|---|---|---|
| Siltuma avots | Lāzera stars | Elektriskā loka |
| Precizitāte | Ļoti augstu | mērens |
| Karstuma ietekmētā zona | Minimums | Lielāks |
| Metināšanas ātrums | augsts | Vidēji zems |
| Iespiešanās | Dziļa, bieži vien viena caurlaide | Labi, var būt nepieciešamas vairākas caurlaides |
| Materiālu saderība | Plašs klāsts, ieskaitot grūti metināmus materiālus | Plašs klāsts, parastie metāli |
| Šļakatas | No minimālā līdz nekādam | Rada šļakatas |
| Aprīkojuma izmaksas | augsts | Apakšējā |
| Prasme prasībai | Nepieciešama augsta, specializēta apmācība | Vidējs, vieglāk apgūstams |
| Locītavu pieejamība | Nepieciešama tieša redzamība | Elastīgāks |
| Automatizācija | Viegli automatizēts | Mazāk viegli automatizēt |
| Drošība | Būtiski apdraudējumi, ko rada lieljaudas lāzeri | Nepieciešami piesardzības pasākumi, bet parasti ir drošāk |
Lāzera metināšana salīdzinājumā ar TIG
| Aspekti | Lāzera metināšana | TIG metināšana |
|---|---|---|
| Precizitāte un kontrole | Īpaši augsta precizitāte, ideāli piemērota sarežģītiem un automatizētiem procesiem | Augsta precizitāte ar manuālu vadību, ideāli piemērota detalizētām un augstas kvalitātes metināšanas šuvēm |
| Karstuma ietekmētā zona (HAZ) | Minimāla HAZ, samazinot termisko deformāciju un saglabājot materiāla īpašības | Samazina HAZ, bet ne tik daudz kā lāzermetināšana |
| Ātrums | Ātrgaitas metināšana palielina produktivitāti | Lēnāks metināšanas ātrums samazina produktivitāti |
| Daudzpusība | Piemērots plašam materiālu klāstam, tostarp metāliem, plastmasai un dažādiem materiāliem | Lieliski piemērots dažādiem metāliem, īpaši krāsainajiem metāliem, bet mazāk universāls darbam ar plastmasu |
| Prasme prasībai | Nepieciešama specializēta apmācība un zināšanas | Lai sasniegtu labākos rezultātus, nepieciešamas ievērojamas prasmes un pieredze |
| Izmaksas | Augstas sākotnējās aprīkojuma izmaksas | Mērenas aprīkojuma izmaksas, augstākas nekā dažām citām metodēm |
| iesniegums | Ideāli piemērots augstas precizitātes, automatizētām un liela apjoma ražošanas lietojumprogrammām | Vislabāk piemērots augstas kvalitātes metināšanai un manuālai vadībai, piemēram, kosmosa, autobūves un mākslas metālapstrādes nozarē |
