V varilni industriji velja lasersko varjenje za močno in sofisticirano metodo spajanja. Uporablja visoko koncentrirane svetlobne žarke, imenovane laserji. Na ciljni površini materiala laserski žarek ustvari intenzivno toploto na kontaktni točki in povzroči, da se material stopi in med ohlajanjem in strjevanjem tvori močno vez.
Lasersko varjenje ima tako prednosti kot slabosti. V primerjavi z drugimi varilnimi postopki, kot sta MIG ali TIG, je lasersko varjenje močnejše. Danes se bomo seznanili z laserskim varjenjem, njegovimi prednostmi in omejitvami, uporabnostjo in tako naprej. V tem članku bomo lasersko varjenje primerjali tudi z različnimi metodami varjenja.
Pa se potopimo v svet laserskega varjenja.
Kaj je lasersko varjenje?
Lasersko varjenje je metoda varjenja, ki uporablja fokusirane laserske žarke visoke vročine za taljenje kovinske površine. Staljeni deli se nato združijo in strdijo po ohladitvi. Kot pri vseh drugih laserskih strojih tudi pri laserski varilni stroji uporabljajo tudi nekatere specifične elemente laserjev, vključno s trdnimi laserji, plinskimi laserji (CO2 laserji) in diodni laserji.
Visokokakovostno varjenje z minimalnim popačenjem in ogrevanim območjem ga naredi dobro izbiro za širok spekter varilnih projektov.
Obstajajo tudi drugi varilni postopki, kot so obločno varjenje s plinsko kovino (GMAW/MIG), obločno varjenje s plinsko volframovo žico (GTAW/TIG), obločno varjenje z zaščitno kovino (REL), obločno varjenje s fluksom, obločno varjenje pod praškom, varjenje pod praškom, točkovno uporovno varjenje in varjenje z elektronskim žarkom.
Še posebej lasersko varjenje je najbolj praktično in vsestransko med vsemi.
Kako deluje?
Lasersko varjenje uporablja visoko koncentrirane fokusirane laserske žarke za segrevanje kovinske površine do taljenja. Po spajanju delov se le-ti ohladijo, dokler ne dobijo trdnosti.
Informacije za uporabnika so podane spodaj korak za korakom.
1. Generiranje žarka: Postopek varjenja se začne z generiranjem močnega laserskega žarka. Uporabljajo se različne vrste laserjev, kot so trdnostni laserji, plinski laserji (npr. CO2 laserji) ali diodni laserji, se lahko uporabljajo glede na zahteve uporabe.
2. Fokusiranje žarka: Nato se laserski žarek s pomočjo ogledal in leč usmeri na fokusirano točko. Učinkovito segrevanje in taljenje materialov sta močno odvisna od natančnosti fokusne točke in temperature.
3. Priprava materiala: Pred začetkom varjenja je priprava materiala obvezna. To vključuje čiščenje, vpenjanje in obdelavo površine.
4. Postopek varjenja: Laserske žarke usmerite na pripravljeno površino materiala. Usmerjena točka površine se tali s koncentrirano toploto laserja.
5. Oblikovanje zvara: Staljeni materiali se zlijejo in tvorijo trden spoj. Za povečanje trdnosti spoja in zapolnitev vrzeli se lahko uporabijo dodatni filtri.
6. Hlajenje in strjevanje: Ko je varjenje končano, se staljeni materiali hitro ohladijo in strdijo, s čimer tvorijo trdno vez med spojenima površinama. Za zmanjšanje popačenja je zelo pomemben pravilen nadzor hlajenja.
7. Pregled po varjenju: Preverite kakovost in celovitost varjenja. Glede na končno obdelavo varjenja bodo morda potrebni dodatni postopki obdelave, kot so brušenje, poliranje ali premazovanje.
Je lasersko varjenje močno?
Da, lasersko varjenje velja za močno in zanesljivo tehniko varjenja. Spodaj so navedeni razlogi, zakaj je lasersko varjenje močan postopek varjenja.
• Natančnost in nadzor
Natančen nadzor nad varilnimi parametri, kot so moč, hitrost in fokus, omogoča ohranjanje doslednih lastnosti varjenja in materiala. To ima za posledico močne varjene spoje.
• Minimalno območje toplotnega vpliva (HAZ)
Koncentrirani žarki povzročijo minimalno območje vpliva toplote. To zmanjša toplotno deformacijo, preostale napetosti in oslabitev materiala. Posledično so mehanske lastnosti varjenega spoja pogosto boljše od tistih, doseženih z drugimi metodami varjenja.
• Globoka penetracija
Z laserskim varjenjem je mogoče doseči globoko penetracijo z visokim razmerjem stranic. Varjenje debelih materialov je zato lažje dostopno. Izboljša strukturno celovitost spoja.
• Visoka gostota energije
Visoka gostota energije zagotavlja učinkovito taljenje in spajanje materialov. To ima za posledico močno metalurško vez. Ta visoka gostota energije omogoča tudi varjenje jekla in neželeznih zlitin.
• Brezkontaktni postopek
Lasersko varjenje zmanjšuje fizično deformacijo in kontaminacijo varjenih materialov, saj gre za brezkontaktno metodo varjenja.
Prednosti in slabosti
Lasersko varjenje je vsestranski in uporaben postopek za širok spekter varilnih del. Vendar včasih v primerjavi z drugimi metodami varjenja ne zagotavlja potrebnega učinka. Oglejmo si prednosti in slabosti laserskega varjenja drug ob drugem.
| Prednosti | Proti |
|---|---|
| Omogoča zelo natančno in nadzorovano varjenje, idealno za zapletene in občutljive dele | Začetna naložba v opremo za lasersko varjenje je relativno visoka v primerjavi s tradicionalnimi metodami varjenja |
| Lahko vari najrazličnejše materiale, vključno s kovinami, plastiko in različnimi materiali | Morda ni primerno za zelo debele materiale ali tiste z močno odbojnimi površinami, ki lahko odbijajo ali razpršijo laserski žarek. |
| Zmanjšuje toplotno deformacijo in poškodbe materiala, hkrati pa ohranja mehanske lastnosti okoliškega materiala | Zaradi vidnega polja laserskega žarka je njegova uporaba omejena na nedostopne ali kompleksne geometrije. |
| Zmogljiv za visokohitrostno varjenje, kar poveča produktivnost in skrajša čas izdelave | |
| Dosega močne zvare v debelih materialih z visokim razmerjem stranic, pogosto v enem samem prehodu | |
| Enostavna integracija v avtomatizirane proizvodne sisteme, kar izboljša učinkovitost in doslednost |
Kako premagati omejitve laserskega varjenja!
Lasersko varjenje je lahko odlična priložnost, če se uporablja na pravi način. Res je, da ima določene omejitve, vendar jih je večino mogoče premagati. Kako torej to storiti?
Visoki stroški opreme
• Izvedite temeljito analizo stroškov in koristi. Upoštevajte dolgoročne prihranke zaradi povečane produktivnosti.
• Raziščite možnosti financiranja ali leasinga.
• Začnite z minimalno naložbo v stroj. Postopoma povečujte naložbo.
Materialne omejitve
• Na odsevnih materialih uporabite premaze ali površinske obdelave. To bo izboljšalo absorpcijo laserja in zmanjšalo težave z odbojem.
• Optimizirajte laserske parametre, da bodo bolje ustrezali lastnostim in debelini materiala.
• Kombinirajte lasersko varjenje z drugimi metodami varjenja (kot sta MIG ali TIG).
Omejena dostopnost sklepov
• Uporaba robotskih rok in avtomatiziranih sistemov bo omogočila dostop do težko dostopnih sklepov.
• Oblikovanje napeljav in šablon po meri.
• Uporabljajte večosne laserske varilne sisteme
Poleg tega lahko postopno uvajanje obstoječih izdelkov, izvajanje ocen združljivosti in začetek pilotnih projektov izboljšajo učinkovitost stroja in opazno zmanjšajo omejitve.
Lasersko varjenje v primerjavi z MIG varjenjem
| Lastnosti | Lasersko varjenje | MIG |
|---|---|---|
| Vir toplote | Laserski žarek | Električni lok |
| Precision | Zelo visoko | Zmerno |
| Toplotno prizadeto območje | Minimalna | večja |
| Hitrost varjenja | visoka | Zmerno do nizko |
| Penetracija | Globoko, pogosto enoprehodna | Dobro, morda bo potrebnih več prehodov |
| Združljivost materiala | Široka paleta, vključno s težko varljivimi | Široka paleta, navadne kovine |
| Škropljenje | Minimalno do nič | Ustvarja brizganje |
| Stroški opreme | visoka | Spodnja |
| Zahteva po spretnosti | Potrebno je visoko, specializirano usposabljanje | Zmerno, lažje za učenje |
| Dostopnost skupnih prostorov | Zahteva vidno polje | Prožnejši |
| Avtomatizacija | Enostavno avtomatizirano | Manj enostavno avtomatizirano |
| Varnost | Pomembne nevarnosti zaradi visokozmogljivih laserjev | Zahteva previdnostne ukrepe, vendar je na splošno varnejše |
Lasersko varjenje v primerjavi z TIG varjenjem
| Vidiki | Lasersko varjenje | TIG varjenje |
|---|---|---|
| Natančnost in nadzor | Izjemno visoka natančnost, idealna za zapletene in avtomatizirane procese | Visoka natančnost z ročnim upravljanjem, idealna za natančne in visokokakovostne varilne spoje |
| Toplotno prizadeto območje (HAZ) | Minimalno HAZ, kar zmanjšuje toplotno deformacijo in ohranja lastnosti materiala | Zmanjša HAZ, vendar ne toliko kot lasersko varjenje |
| Hitrost | Visokohitrostno varjenje poveča produktivnost | Počasnejše hitrosti varjenja zmanjšujejo produktivnost |
| vsestranskost | Primerno za širok spekter materialov, vključno s kovinami, plastiko in različnimi materiali | Odlično za različne kovine, zlasti neželezne, vendar manj vsestransko za plastiko |
| Zahteva po spretnosti | Zahteva specializirano usposabljanje in strokovno znanje | Za najboljše rezultate so potrebne znatne spretnosti in izkušnje |
| Strošek | Visoki začetni stroški opreme | Zmerni stroški opreme, višji od nekaterih drugih metod |
| uporaba | Idealno za visoko natančne, avtomatizirane in velikoserijske proizvodne aplikacije | Najboljše za visokokakovostne varilne spoje in ročno upravljanje, na primer v letalski, avtomobilski in umetniški kovinski industriji |
