Kaip veikia lazerinė suvirinimo technologija?

Kaip veikia lazerinis suvirinimas ? Ji sujungia metalus, suskaidydama aukštos energijos spindulį ties sujungimo vieta, todėl paviršius sugeria tą energiją, ištirpsta ir vėliau sušąla, sudarydamas suvirintą siūlę. Jei kada nors klausėte, kas yra lazerinė suvirinimo technologija ir kaip ji veikia, įsivaizduokite šilumą, tiksliai padėtą ten, kur susitinka dvi detalės. Kai kurie naudotojai net įveda paieškos užklausą „lazerinė suvirinimo technologija kaip ji veikia“, tačiau pagrindinė idėja lieka paprasta: mažytis lydymosi baseinas susidaro ties sujungimo vieta ir sušąla į vieną vientisą jungtį, kai spindulys juda palei sujungimą.

Lazerio suvirinimas sujungia detales, suskoncentruodamas aukštos energijos lazerio spindulį jungiamajame taške. Metalas sugeria spindulį, lydosi lokalizuotoje dėmėje ir vėl sušąla, sudarydamas suvirintą siūlę.

Kaip lazerio suvirinimas sujungia metalus

Lazerio suvirinimas yra bekontaktinis lydymo procesas. Fokusuotame taške spindulys įkaitina labai mažą plotą iki lydymosi temperatūros, leisdamas pagrindiniams metalams susilieti ir atvėsti kaip vieną vientisą struktūrą. Kai kuriose sistemose galima pridėti papildomą pildomąjį metalą, ypač tada, kai reikia užpildyti tarpą arba palaikyti siūlės formą, tačiau daugelyje lazerio suvirinimų naudojami tik patys pagrindiniai metalai. Būtent šis lokalizuotas kaitinimas lemia tai, kad šis procesas žinomas dėl švarios ir tikslaus siūlės.

Kodėl susfokusuotas spindulys sukuria suvirinimą

Techninis šio proceso pagrindas – energijos tankis. Lazeris gali perduoti didelį galią į labai mažą vietą, sukurdamas aukšta energijos tankis tai suteikia lazeriniam suvirinimui siaurą suvirinimo siūlę ir santykinai mažą šilumos poveikio zoną. Xometry ir Laserax pateikta informacija paaiškina, kodėl gamintojai vertina tokį valdymą: mažiau nereikalingo įkaitinimo, mažesnis išsivertimas ir aukšta tikslumas mažiems arba jautriems komponentams.

Kur lazerinis suvirinimas telpa tarp lydymo procesų

Kaip ir TIG ar MIG, šis metodas sujungia medžiagas lydant. Skirtumas yra šilumos šaltinyje: susifokusuotas šviesos spindulys vietoj elektrinės lankinės iškrovos. Laidumo režime šiluma plinta nuo paviršiaus ir sukuria seklesnį, lygesnį suvirinimą. Raktinės skylės režime didesnė intensyvumas gali išgarinti metalą ir sukurti mažytę ertmę, kuri leidžia gilesnį įsiskverbimą. Šie du reiškiniai sudaro beveik kiekvienos praktinės diskusijos apie siūlės formą, įsiskverbimą ir kokybę pagrindą.

• Spindulys turi būti sugertas paviršiuje, kad pradėtųsi lydymasis.
• Aukšta susifokusavimo laipsnis reiškia didesnį tikslumą ir mažesnę šilumos poveikio zoną.
• Pildomasis laidininkas yra neprivalomas ir ne visada reikalingas.
• Dauguma lazerinių suvirinimų priklauso arba laidumo, arba raktinės skylės režimui.

Tai, kas atrodo akimirksniu degiklyje, iš tikrųjų yra glaudžiai kontroliuojamų įvykių grandinė. Jungties paruošimas, spindulio padavimas, lydymosi baseino elgsena, apsauga nuo dujų ir aušinimas visi palieka savo pėdsaką galutinėje siūlėje.

Lazerinio suvirinimo procesas žingsnis po žingsnio

Baigta siūlė atrodo paprasta. Kelias iki tos siūlės – ne. Jei klausiate, kaip veikia lazerinio spindulio suvirinimas ar kaip veikia lazerinis suvirintuvas realiojoje gamyboje, galvokite apie tai kaip apie glaudžiai kontroliuojamą seką, o ne vieną karščio protrūkį. Prieš pradedant spinduliuoti metalą, jungtis turi būti švari, tinkamai sujungta ir tvirtai laikoma. Virinant sistema valdo kintamuosius, pvz., lazerio galią, judėjimo greitį, fokusuotą poziciją ir apsauginių dujų srautą, kad siūlė būtų nuosekli – tokį proceso apžvalgos aprašymą pateikia Xometry.

Lazerio generavimas ir spindulio padavimas

1. Paruoškite detalių. Darbo detalės valomos, kad būtų pašalintos aliejinės priemaišos, oksidai ir kitos dulkės. Pirmiausia tikrinama jungties konstrukcija, paruošimas ir kraštų išlyginimas, nes užterštumas ar netinkamas kontaktas gali sutrikdyti lydymąsi.
2. Užtvirtinkite ir pritvirtinkite surinkimą. Įrenginiai laiko detales vietoje ir apriboja jų judėjimą, kai taikoma šiluma. Tiksli pozicija užtikrina vienodą šilumos įvedimą ir geriau stebi siūlę – tai taip pat pabrėžia MacksMATEC .
3. Sukurti ir nukreipti spindulį. Lazerinis šaltinis sukuria koherentinį, aukštos energijos spindulį. Toliau šis spindulys perduodamas per veidrodžius, optinius elementus arba pluoštą į suvirinimo galvutę – priklausomai nuo sistemos konstrukcijos.
4. Susifokusuoti spindulį siūlės vietoje. Kolimavimo ir susifokusavimo optiniai elementai sumažina spindulį iki mažo taško. Šis žingsnis yra kritinis, nes taško dydis ir fokuso padėtis nulemia intensyvumą, kuris labai paveikia siūlės plotį ir gylį.

Absorbcijos lydymas ir prasiskverbimas

5. Absorbuoti energiją paviršiuje. Kai spindulys pasiekia metalą, dalis šviesos atsispindi, o kita dalis absorbuojama. Absorbuota energija virsta šiluma labai lokalioje srityje.
6. Sukurti lydymo baseiną. Sujungiamoji vieta pasiekia lydymosi temperatūrą ir susidaro maža lydytinės metalo balta. Jei abi sujungiamosios vietos pusės tinkamai ištirpsta, skystasis metalas susilieja ir suformuoja suvirinimą.
7. Užtikrinti įvaržymą. Esant nedideliam intensyvumui šiluma iš paviršiaus išsisklaido į detalę. Esant didesnei galios tankio reikšmei metalas gali išgaruoti ir susidaryti garų ertmė, kuri dažnai vadinama „raktine anga“ ir padeda energijai prasiskverbti giliau į apdorojamą detalę.
8. Judėti palei siūlę. Spindulys, detalė arba robotas juda taip, kad lydytinė balta judėtų palei sujungiamosios vietos liniją. Apsaugos dujos gali padėti užtikrinti proceso stabilumą ir apsaugoti suvirinimo zoną nuo aplinkinės atmosferos. Pramonėje šiam tikslui dažnai naudojamas argonas arba helis.

Aušinimas, sušaldymas ir patikrinimas

9. Sušaldyti siūlę. Kai spindulys juda toliau, lydytinė balta greitai aušta ir sušąla, sudarydama metalurginį ryšį. Aušinimo greitis veikia mikrostruktūrą, likutinį įtempimą ir galutinę siūlės formą.
10. Patikrinti rezultatą. Parduotuvės gali naudoti vizualinę kontrolę, matmeninę kontrolę arba jutikliais grindžiamą stebėseną tiek suvirinimo metu, tiek po jo. A MDPI apžvalga aprašo realiuoju laiku vykdomus šilumos, optinius, akustinius ir pirometriniais metodais paremtus tyrimus, kurie padeda aptikti problemas, pvz., nepakankamą įvaržymą ar poringumą, kol jos nevirsta didesniais kokybės trūkumais.

Tai yra lazerinio suvirinimo procesas žingsnis po žingsnio. Tačiau tas pats seka gali duoti visiškai skirtingos išvaizdos suvirinius. Vienoje situacijoje šiluma lieka arti paviršiaus. Kitoje – stabilus garų plyšys traukia energiją gilyn į sąnarę, o pats spindulio šaltinis gali turėti įtakos tam, kaip lengvai tai vyksta.

Šilumos laidumas prieš raktinės formos lazerinį suvirinimą ir šaltinių tipai

Du lazeriniai suvirinimai gali eiti palei tą pačią siūlės liniją ir vis tiek skirtingai atrodyti pjūvyje. Šis skirtumas dažniausiai priklauso nuo suvirinimo režimo ir spindulio šaltinio. Jei kas nors klausia, kaip veikia lazerinis suvirinimo aparatas, tai yra ta dalis, kuri paaiškina, kodėl viena siūlė lieka paviršinė, o kita giliai įsiskverbia į sujungimą. Aparatas visada susikaupia energiją siūlės vietoje, tačiau ši energija gali arba išsisklaidyti nuo paviršiaus, arba sukurti garų kanalą, kuris traukia šilumą žemyn.

Paaiškintas laidumo suvirinimas

Laidumo režimu spindulys turi pakankamai didelę galios tankį, kad ištopytų metalo paviršių, bet nepakankamai didelį, kad sukurtų stabilų garų ertmę. Šiluma į detalią perduodama pagrindiniu būdu per šiluminę laidumą nuo viršutinio paviršiaus. Kaip EWI tai aprašo, įgriovimas vyksta dėl šilumos, besisklendančios į metalą, todėl suvirinimas paprastai būna platesnis nei gilesnis. Tai daro laidumo suvirinimą naudingą tada, kai norima lygesnės, labiau orientuotos į paviršių siūlės ir nereikia gilaus įgriovimo.

Paaiškintas raktinės skylės suvirinimas

Raktinės skylės režimas prasideda aukštesniu galios tankiu. Šiuo atveju metalas ne tik lydosi, bet dalis jo išgaruoja. Šis garas stumia į išorę ir sukuria siaurą ertmę – raktinę skylę – spindulio požeminėje dalyje. Kadangi energija tada sugariama viso šio kanalo gylyje, suvirinimo siūlė tampa gilesnė ir siauresnė. Gautas rezultatas – klasikinis aukšto pločio/gylis santykio lazerinis suvirinimas. Jis efektyvus, tačiau mažiau atlaidus klaidoms. Stabilios raktinės skylės išlaikymui reikia pakankamos galios, kontroliuojamo judėjimo greičio ir tiksliai paruoštų jungiamųjų paviršių.

Kaip lazerio šaltinio tipas keičia našumą

Jei jūsų domina, kaip veikia pluošminio lazerio suvirinimas, sujungimo fizika siūlėje lieka tokia pati. Keičiasi tik šaltinis, kuris sukuria ir perduoda spindulį. Plačia peržiūra pastebi, kad kietojo kūno lazeriai, pvz., pluošminiai, diskiniai, diodiniai ir Nd:YAG tipo lazeriai, veikia maždaug 450–1080 nm diapazone, o CO2 lazeriai – apie 10,6 mikrometro bangos ilgiu. Trumpesnis bangos ilgis dažniausiai pagerina daugelio metalų šviesos sugerties gebėjimą ir leidžia spindulį perduoti lankstiu optiniu pluoštu – to negali padaryti CO2 sistemos tuo pačiu būdu.

Svarbu ne tik spindulio kokybė. Kuo siauresnis ir švelnesnis fokusas, tuo didesnė galios tankis siūlėje, todėl lengviau susidaro raktinės formos duobė („keyhole“) ir efektyviau naudojama energija. Žurnalas „Laser Focus World“ pabrėžia, kad fokusuojamumas labai paveikia suvirinimo energijos naudojimą. Paprastais žodžiais tariant, geriau sufokusuotas spindulys nukreipia daugiau įrenginio galios tik į tą vietą, kur reikia suvirinti.

Todėl šilumos laidumo prieš koncentruotą („keyhole“) lazerinį suvirinimą yra ne tik mokomosios knygos skirtumas. Tai matomas šaltinio pasirinkimo, fokuso kokybės, bangos ilgio ir sugertos energijos sąveikos rezultatas. Mažas galios tankio pokytis gali paversti plačią paviršinę siūlę siaura gilaus suvirinimo siūle, o šis poslinkis – tai būtent tas momentas, kai galia, greitis, fokusavimas, apsauginė duja ir jungties tarpas pradeda valdyti siūlės kokybę.

Paaiškinti lazerinio suvirinimo parametrai

Čia klausimas keičiasi nuo to, kaip teoriškai veikia lazerinės suvirinimo įrangos, prie to, kodėl viena konfigūracija duoda švarų, siaurą siūlę, o kita – iššaukia iššokančias daleles, nepakankamą užpildymą ar paviršutinį suvirinimą. Praktikoje siūlės kokybė priklauso nuo energijos, judėjimo, dujų apsaugos, detalių pritaikymo ir paviršiaus būklės pusiausvyros. Per daug pakeitus vieną kintamąjį, gali pasikeisti ir įgriovimas, siūlės plotis, porų susidarymo rizika bei deformacija.

Kaip galia, greitis ir fokusas veikia įgriovimą

Galios reikšmė yra svarbi, tačiau svarbesnė yra galios tankis. Padidinus galios naudojimą arba susiaurinant lazerio dėmę padidėja intensyvumas jungtyje, todėl įgriovimas paprastai gilėja ir suvirinimas tampa labiau koncentruotas. Mažesnė dėmė gali pagerinti tikslumą, tačiau ji taip pat daro procesą mažiau atsparų netikslumams, kai keičiasi stebėjimo tikslumas ar detalės padėtis. Didesnė dėmė šildo platesnę sritį, todėl siūlė paprastai plečiasi, o įgriovimas tampa seklesnis.

Kelionės greitis turi atitikti šią energiją. Tai yra esminis veiksnys, kaip galia ir greitis veikia lazerinį suvirinimą. Jei greitis per didelis pasirinktai galiai, viršutinė paviršiaus dalis gali atrodyti tinkama, tačiau po ja vykstantis lydymasis lieka nepilnas. Jei greitis per mažas, šilumos įvedimas didėja, siūlės plotis plečiasi, o degimo perdegimo, nepakankamo užpildymo, iššokančių lašelių ir deformacijų rizika didėja. Taip pat svarbi yra susifokusuotosios zonos padėtis. Laserax pastabos, kad daugelyje taikymų fokusavimas atliekamas paviršiuje, tačiau nedidelis fokuso pozicijos poslinkis aukštyn ar žemyn kartais gali sumažinti iššokančių lašelių ar porų susidarymą, nors suvirinimo forma pasikeis.

Išvesties režimas prideda dar vieną reguliavimo parametrą. Nuolatinės bangos suvirinimas užtikrina pastovų šilumos įvedimą ir dažnai naudojamas gilesniam įveržimui bei greitesnei gamybai pasiekti. Impulsinis suvirinimas pateikia trumpus impulsus, kurie sumažina bendrą šilumos įvedimą – tai naudinga plonoms detalėms ir šilumai jautrioms dalims, kaip nurodo Varibend ir Laserax.

Kodėl apsauginės dujos, detalės pritaikymas ir švarumas yra svarbūs

Apsaugos dujos daro daugiau nei tik apsaugo išvaizdą. „Laserax“ paaiškina, kad tokios dujos kaip argonas ar azotas padeda riboti oksidaciją ir valdyti plazmos elgseną virš lydytinosios pūslelės. Per mažai dujų leidžia atmosferos teršalams patekti į suvirinimo zoną. Per daug dujų ar netinkama antgalio kryptis gali sukurti turbulenciją ir destabilizuoti suvirinimo zoną. Taip pat labai svarbus yra detalės paruošimas prieš suvirinimą. Laseriai nesugeba gerai užpildyti oro tarpų, o netinkamas tvirtinimas leidžia šiam tarpui kisti palei siūlę. Reikalaujančiose aplikacijose montavimo tarpai dažnai kontroliuojami taip, kad jie būtų mažesni nei 0.1 mm .

Paviršiaus būklė taip pat greitai keičia rezultatus. Aliejus, dažai, rūda, oksidai ir nešvarūs optiniai elementai gali trukdyti energijos absorbcijai ir įstrigti dujoms lydytinosios pūslelėje. „Dynalaser“ surinktos kokybės problemos nuolat grįžta prie tų pačių pagrindinių priežasčių: užterštumas, nepakankama dujų apsauga, netinkamas fokusavimas ir neatitinkamas šilumos įvedimas.

Kai papildomasis laidinys pagerina laserinį suvirinimą

Daugelis lazerinių suvirinimų remiasi daugiausia pagrindinėmis metalinėmis medžiagomis, tačiau pildymo vielą galima naudoti tada, kai jungtyje yra mažas tarpas, siūlė reikalauja sustiprinimo arba lydinys yra labiau linkęs į įtrūkimus. Ji gali pagerinti kraštų sujungimą ir pridėti medžiagos ten, kur kitaip susidarytų nepakankamas užpildymas.

• Išvalykite jungties vietą nuo oksidų, aliejaus, dažų ir rūdžių.
• Patikrinkite tvirtinimo įrenginio standumą, kad tarpas išliktų pastovus viso siūlės ilgio.
• Prieš suvirinant patikrinkite fokuso padėtį ir darbinį atstumą.
• Priderinkite galios, dėmės dydžio ir greičio parametrus prie jungties tipo ir storio.
• Patikrinkite dujų apsaugos žiedo kampą ir dujų apsaugos padengimą virinimo zonoje.
• Naudokite pildymo vielą tik tada, kai jungtis ar medžiaga tikrai to reikalauja.

Tie patys nustatymai vis tiek neveiks vienodai su kiekvienu metalu. Nerūdijantis plienas, anglies plienas, aliuminis, varis ir titanas kiekvienas kitaip sugeria, perduoda ir kristalizuojasi šilumą, todėl medžiagos pasirinkimas tampa kitu svarbiausiu suvirinimo kokybės veiksniu.

Kurie metalai gali būti suvirinti lazeriu?

Stabilus nustatymas su nerūdijančiu plienu gali nedelsiant sukelti problemų su variu. Todėl medžiagos pasirinkimas lazerio suvirinime yra tokio svarbios reikšmės. Spindulys gali būti tas pats, bet kiekvienas metalas šilumą sugeria, perduoda ir reaguoja į ją savo būdu. Jei domisi, kurie metalai gali būti suvirinti lazeriu, trumpas atsakymas yra – daugelis gamyboje naudojamų metalų gali būti sujungti šiuo būdu, įskaitant nerūdijantį plieną, anglies plieną, aliuminį, varį, titaną ir kai kurias mišrių metalų kombinacijas. Tikroji klausimo esmė yra ne tik tai, ar metalas gali būti suvirintas, bet ir kiek procesinio valdymo jis reikalauja.

Metalai, kuriuos paprastai lengva suvirinti lazeriu

Nerūdijantis plienas ir anglies plienas dažniausiai yra labiausiai atlaidūs pradiniai variantai. Abiejų rūšių metalai plačiai naudojami lazerinėse sistemose, nes jie energijos sugeria lengviau nei labai atspindintys metalai ir, esant tiksliai paruošti detalėms bei tinkamai apsaugoti nuo dujų, gali būti suvirinti švariais, siaurais švaramis su ribotu iškraipymu. Iš „MAVWELD“ medžiagų apžvalgos MAVWELD , plieno šeimos metalai aprašomi kaip ypač tinkami lazeriniam suvirinimui lyginant su aliuminiu ar variu.

Nerūdijantis plienas vis tiek reikalauja atidumo. Per didelis šilumos kiekis ar silpna dujinė apsauga gali sukelti oksidaciją, viršutinės ar apatinės paviršiaus pusės „cukravimą“ ar kitus pokyčius, kurie pablogina korozijos atsparumą. Anglies plienas taip pat bendrai gerai suvirinamas, tačiau aukštesnio anglies kiekio rūšys gali tapti labiau linkusios į įtrūkimus ir reikalauti griežtesnio šiluminio valdymo nei minkštasis plienas.

Kodėl aliuminiui, vario ir titnui reikia papildomo valdymo

Lazerinio suvirinimo aliuminijumi ir nerūdijančiuoju plienu dažnai aptariama kartu, tačiau jie elgiasi labai skirtingai. Aliuminis yra lengvas ir naudingas, tačiau kambario temperatūroje atspindi didelę dalį įeinamosios lazerinės energijos ir greitai išveda šilumą. Varis dar reikalaujamesnė. Tame pačiame šaltinyje pateiktoje atspindžio lentelėje nurodytos maždaug tokios infraraudonųjų spindulių atspindžio vertės: 0,91 – aliuminiui, 0,99 – vario ir 0,64 – geležiai bei 0,63 – titanui. Paprastais žodžiais tariant, vario ir aliuminio suvirinimą sunkiau pradėti ir stabilizuoti, nes daugelis energijos arba atspindima, arba greitai išsisklaido.

Titanas turi kitokį problemą. Jis iš tikrųjų gerai sugeria šilumą lyginant su daugeliu kitų metalų, tačiau įkaitęs tampa labai reaktyvus. Netinkamas apsauginis dujų sluoksnis gali leisti deguoniui, azotui ar vandeniliui užteršti suvirinimą ir padaryti jį trapų. Todėl dujinė apsauga ir švarus montavimas yra būtini.

Skirtingų metalų ir mišrių medžiagų sujungimai

Lazeriu suvirinti skirtingų metalų jungtis įmanoma, tačiau čia prasideda metalurgijos ribos. Megmeet rekomendacijose paminėti pagrindiniai šios problemos veiksniai: skirtingi lydymosi taškai, skirtingi šiluminio plėtimosi koeficientai bei trapių tarpmetalinių junginių susidarymo rizika. Dažni pavyzdžiai – aliuminio su plieno ir aliuminio su vario suvirinimas. Lazerinis suvirinimas padeda, nes šilumos paveiktoji zona yra siaura, o lydytinės medžiagos kiekis gali būti išlaikytas mažas, tačiau norint sumažinti žalingą medžiagų maišymąsi, dažnai reikia tikslaus sukabinimo, spindulio poslinkio, osciliacijos, o kartais – tarpinės medžiagos ar papildomos suvirinimo medžiagos.

Tai yra pagrindinis dėsningumas: kai kurie metalai daugiausia kelia sunkumų spindulio sugerties srityje, kiti – šilumos valdyme, o įvairialypiai sujungimai kelia cheminių reakcijų problemas lydymo linijoje. Šie skirtumai vėliau pasireiškia kaip labai specifiniai defektai, todėl lazerinio suvirinimo problemų šalinimas veiksmingiausias, kai defektą analizuojate iš pradžių remdamiesi medžiagos savybėmis, o ne tik mašinos nustatymais.

Lazerinio suvirinimo defektai ir jų priežastys

Jei norite sužinoti kaip šalinti lazerinio suvirinimo problemas , nepradėkite spėdami parametrus. Pradėkite nuo siūlės analizės. Dauguma nepavykusių siūlių kyla iš nedidelės sąveikaujančių kintamųjų grupės: energijos įvestis, fokusuotumas, judėjimo greitis, apsauginis dujų srautas, detalės sujungimas ir švarumas. Praktiniai defektų vadovai nuo GWEIKE ir HGSTAR vėl ir vėl rodo tą patį modelį. Klausimas apie kaip veikia lazerinis suvirinimo įrenginys čia tampa labai aktualus, nes kiekvienas defektas yra užuomina apie tai, kas tuo metu vyko su spinduliu, lydytuoju baseinu ir sujungimu.

Dauguma lazerinio suvirinimo defektų kyla dėl parametrų nustatymo, medžiagos ir energijos įvesties sąveikos, o ne dėl vieno netinkamo nustatymo.

Kodėl atsiranda poringumas ir nepilnas užpildymas

Porėtumas paprastai reiškia, kad dujos buvo užstrigusios prieš tai, kol šiluminis baseinas sušalo. Nafta, dažai, drėgmė, oksidų sluoksniai, nestabili apsauga arba netolygi laidinės vielos padavimas gali sukelti šią problemą. Aliuminis ypač jautrus, nes jo oksidų sluoksnis, jei nebus pašalintas trumpai prieš suvirinant, lydymosi metu gali išskleisti dujas. Paviršiaus nepakankamas užpildymas atrodo kitaip, tačiau logika panaši. Jungtis praranda metalą dėl per didelės šilumos koncentracijos, per greito judėjimo (dėl ko kraštai nepakankamai išlydomi), per didelio tarpelio arba dėl to, kad šiluminis baseinas išsilaiko iš jungties. Siūlė gali atrodyti tvarkinga iš viršaus, tačiau ten, kur svarbi stiprybė, ji gali būti per maža.

Kaip susidaro suvirinimo nepilnos suvirštinės jungties įtrūkimai ir perdegimai

Suliejimo trūkumas dažnai slepiasi po tinkamai atrodančio siūlės. Dažniausios priežastys yra žema galia, per didelis greitis, fokusuotė nustatyta per aukštai virš paviršiaus arba per plačius skenavimo plotis, dėl kurio energija išsisklaido be pakankamo gylies. Įtrūkimai dažniausiai rodo medžiagos reakciją ir įtempimą. Greitas aušinimas, įtrūkimams jautrios lydiniai, standus tvirtinimas ir susitraukimas kietėjant padidina riziką. Perdegimas yra priešinga ekstremali būsena: čia energijos tankis per didelis palyginti su storiu, greitis per lėtas arba jungties tarpas tokio dydžio, kad lydytasis metalas neturi kur tilpti. Per didelis iššaukštinimas dažnai susijęs su nestabiliu raktinės skylės elgesiu, nešvariais paviršiais arba dujų pučimu tiesiogiai į lydymo vonelę. Iškraipymas pasireiškia vėliau, auštant, kai bendras šilumos įvedimas arba netinkamas tvirtinimo įrenginio balansas iškreipia detalės formą.

Sisteminga gedimų šalinimo procedūra prieš keičiant įrangą

Kai žmonės ieško lazerinio suvirinimo defektai ir jų priežastys , dažnai tikėtasi vieno atsakymo. Tikroji trikčių šalinimo procedūra yra daug disciplinuotesnė. GWEIKE patikrinimo sąrašas pabrėžia vieną taisyklę, kuri ypač naudinga gamykloje: keiskite po vieną kintamąjį ir rezultatą patikrinkite naudodami pjūvių ar mechaninius bandymus.

• Pirmiausia patikrinkite suvirinimo siūlę. Tarpų ir išlyginimo problemos gali imituoti parametrų problemas.
• Prieš keisdami galios nustatymus, išvalykite suvirinimo zoną, papildomąjį medžiagą ir purškiklį.
• Patvirtinkite fokuso padėtį ir dujų srauto kryptį tikrojoje suvirinimo vietoje.
• Keiskite tik po vieną kintamąjį, tada apžvelkite suvirinimo siūlę ir skersinį pjūvį.
• Jei raktinės angos procesas lieka nestabilus plonose medžiagose, įvertinkite patį suvirinimo režimą.

Kartais defektas nereikalauja geriausių nustatymų. Jis gali reikalauti kitos sujungimo technologijos, papildomos medžiagos naudojimo ar jungties konstrukcijos su didesniu leistinuoju nuokrypiu. Šis kompromisas tampa aiškesnis, kai lazerinis suvirinimas lyginamas su TIG, MIG, varžos ir elektroninio spindulio suvirinimu.

Lazerinis suvirinimas palyginti su TIG, MIG, varžos ir EB

Kietas defektas ne visada reiškia, kad lazerio nustatymai neteisingi. Kartais pats sujungimas reikalauja kito proceso. Bendroje prasmėje lazerinis suvirinimas išsiskiria lokalizuota šiluma, stipriu procesų valdymu ir lengva automatizacija. Kompeticija – griežtesni reikalavimai dėl sujungimo tikslumo. Gaminantis įmonė nurodo, kad lazerinis suvirinimas suteikia mažesnį šilumos įvedimą lyginant su kitais lydymo procesais, aukštą valdymo laipsnį ir stiprią pakartojamumą, tačiau taip pat keliamos aukštos reikalavimai dėl suvirinamojo sujungimo tikslumo.

Lazerinis suvirinimas prieš TIG ir MIG

Palyginus lazerinį suvirinimą su TIG suvirinimu, didžiausia skirtis yra procesų atleidžiamumas. Lazeris koncentruoja energiją į labai mažą tašką, todėl deformacijos gali likti mažos, o suvirinimai – greiti ir švarūs. TIG yra lėtesnis ir labiau priklausomas nuo operatoriaus, tačiau EB Industries pažymi, kad TIG geriau tinka dideliems konstrukciniams elementams, veikia bet kurioje padėtyje ir gali užpildyti platesnius suvirinimo tarpus. Dėl to TIG yra tinkamesnis, kai svarbesni nei greitis yra sujungimo kintamumas, darbai lauke arba sudėtingas prieiga.

Lazerinio suvirinimo ir MIG suvirinimo palyginimas dažniausiai susiveda į tikslumą prieš toleranciją. SMACNA apžvalga nurodo, kad lazerinis suvirinimas yra mažiau lankstus nei MIG, nes jam reikia santykinai tikslaus detalių pritaikymo. Tas pats šaltinis taip pat pastebi, kad storesniems medžiagoms paprastai pasirenkamas MIG suvirinimas. Praktikoje MIG dažnai yra atleidžiantesnis pasirinkimas, kai dalys yra sunkesnės arba tarpų kontrolė yra mažiau nuosekli, tuo tarpu lazerinis suvirinimas yra geresnis, kai tikslas – siaura, pakartotina siūlė su ribota šilumos plitimu.

Lazerinis suvirinimas palyginti su varžos ir elektronų spindulio suvirinimu

Palyginti su varžos suvirinimu, lazerinis suvirinimas yra lankstesnis siūlės kelyje ir jam nereikia elektrodų, kurie spaustų jungties abi puses. Varžos suvirinimas paprastai yra paprastesnis pasirinkimas kartotiniams persidengimams, kai prieiga prie elektrodų yra lengva ir suvirinimo vieta išlieka ta pati nuo detalės iki detalės. Lazerinis suvirinimas tampa patrauklesnis, kai jungties geometrija yra sudėtingesnė arba kai bekontaktinis šilumos šaltinis padeda apsaugoti aplinkines savybes.

Lazerinio suvirinimo ir elektronų spindulio suvirinimo palyginimas yra artimesnis, nes abu procesai yra tikslūs ir su siauru šilumos paveikto ploto (HAZ) ruožu. Tikroji skirtis – aplinka. Elektronų spindulio suvirinimas vyksta vakuumo kamerose, dėl ko gaunamos labai švarios siūlės su minimaliu užterštumu ir išskirtine gylies kontrolė, tačiau tai taip pat riboja detalių dydį ir reikalauja specialių tvirtinimo įrenginių. Lazerinis suvirinimas išlaiko daug tikslumo be vakuumo, todėl jį lengviau integruoti į bendrą gamybos liniją.

Kaip pasirinkti tinkamą procesą sujungimui

• Pasirinkite lazerinį suvirinimą, kai sujungimas yra glaudus, deformacijos turi būti minimalios ir svarbi robotų pakartojamumo tikslumas.
• Pasirinkite TIG suvirinimą, kai svarbesnės yra prieiga prie sujungimo, padėties lankstumas arba tarpų užpildymas nei ciklo trukmė.
• Pasirinkite MIG, kai pjūvio storis didesnis arba sujungimo tikslumas mažesnis.
• Pasirinkite varžos suvirinimą pakartotiniams lakštų persidengimo sujungimams, kai lengvai pasiekiamos elektrodos.
• Pasirinkite elektronų spindulio suvirinimą, kai gilus tikslumas ir vakuumo švarumas pateisina kamerų apribojimus.

Geriausias atsakymas retai būna pačios pažangiausios technologijos popieriuje. Tai ta technologija, kuri tinka sujungimui, medžiagai, leistinų nuokrypių kaupimui ir gamybos aplinkai. Būtent todėl lazerinis suvirinimas dažnai naudojamas labai tiksliai kontroliuojamose gamybos linijose, ypač ten, kur pakartojamumas ir automatizacija turi veikti kartu per kelias pamainas.

Lazerinis suvirinimas automobilių gamyboje

Garsus suvirinimas bandymo plokštelėje patvirtina fizikos principus. Automobilių gamyba reikalauja daugiau. Procesas turi pakartoti tą pačią siūlės formą, įvaržymą ir pritaikymą didelėms detalių partijoms. Todėl lazerinis suvirinimas automobilių gamyboje yra labiausiai naudingas ten, kur robotizuotas judėjimas, standžios tvirtinimo įrangos, tikslus jungčių kontrolė ir dokumentuota inspekcija veikia kartu. Robotizuotas lazerinis suvirinimas plačiai naudojamas automobilių gamyboje – pvz., kėbulo plokštumose, rėmuose ir išmetimo sistemose – nes jis derina tikslų spindulio valdymą su greičiu, automatizacija ir lokalizuotu šilumos įvedimu, kuris padeda sumažinti deformacijas.

Kur lazerinis suvirinimas tinka automobilių gamyboje

Tikruose gamybos įmonėse geriausias sprendimas yra pakartotinis sujungimas su stabiliomis detalėmis ir aiškiais kokybės reikalavimais. Lazerinė suvirinimo technologija ypač patraukli gamintojams, kuriems reikia siauro šilumos poveikio zonos, nuolatinės siūlės vietos ir puikios suderinamumo su automatizuotomis ląstelėmis. Kokybės kontrolės disciplina yra taip pat svarbi kaip pats lazerio spindulys. Automobilių tiekimo grandinėse CQI-15 įtraukia lazerinį suvirinimą į savo darbo auditų procesų lentelėse, o tas pats pagrindas susijęs su kliento specifiniais reikalavimais pagal IATF 16949 standartą. Tai naudinga priminimas, kad pakartojamumas vertinamas remiantis įrašais, auditais ir tikrinimo įrodymais, o ne tik išvaizda.

Kaip įvertinti suvirinimo partnerį

1. Peržiūrėkite proceso kūrimą. Paklauskite, kaip tiekėjas patvirtina galios, greičio, fokusuotumo, tvirtinimo priemonių ir sujungimo konstrukcijos parametrus būtent jūsų detalės šeimai.
2. Patikrinkite medžiagų patirtį. Kvalifikuota įmonė turėtų parodyti tikrą pažintį su jūsų programoje naudojamomis metalinėmis medžiagomis – ar tai būtų plienas, aliuminis ar mišrių medžiagų surinkimai.
3. Ištirkite tikrinimo discipliną. Vizualinės patikros yra tik pradžia. Šaoyi gamybos procesas tarp savo patikros metodų nurodo UT, RT, MT, PT ir ET – tokio lygio išsamumą pirkėjai turėtų patikrinti su bet kuriuo tiekėju.
4. Patvirtinkite automatizavimo galimybes. Robotizuotas lazerinis suvirinimas šasis detalėms reikalauja stabilios tvirtinimo įrangos, kontroliuojamo detalių apdorojimo ir pakartotinai tikslaus siūlės pozicionavimo.
5. Įvertinkite kokybės sistemą. Sekamumas, taisomieji veiksmai, operatorių kvalifikacija ir pasiruoštumas auditui dažnai atskiria patikimą gamybos partnerį nuo tik gebančios gaminti pavyzdžių dirbtuvės.

Praktiškas išteklius nestandartinėms suvirintoms šasis detalėms

Jei svarstote, kaip pasirinkti lazerinio suvirinimo tiekėją, vienas praktiškas išteklius, kurį verta peržiūrėti, yra Shaoyi Metal Technology . Tinkintiems suvirintiems rėmo komponentams įmonė siūlo galimybes, susijusias su pažangiomis robotinėmis suvirinimo linijomis, IATF 16949 sertifikuota kokybės sistema, efektyviu įvykdymo laiku ir tinkintu suvirinimu iš plieno, aliuminio bei kitų metalų. Laikykite tokį tiekėjo puslapį pradiniu tašku, tada patvirtinkite procesų kontrolę, tikrinimo planą ir gamybos atitiktį jūsų programos reikalavimams.

• Pasirinkite lazerinį suvirinimą, kai svarbiausia yra tikslumas, pakartojamumas ir mažas deformavimas, o ne tarpų tolerancija.
• Ieškokite tiekėjų, kurie geba aiškiai paaiškinti tvirtinimo įrenginius, patvirtinimą ir tikrinimą taip pat aiškiai kaip ir patį suvirinimo bloką.
• Automobilių gamyboje dokumentuota kokybės kontrolė yra viena iš suvirinimo našumo sudedamosios dalies.
• Galingiausias tiekėjo pasirinkimas – tai tas, kuris geba paversti spindulio fiziką pakartotinais detalėmis pamatinėmis darbo dienomis.

Čia pilnas atsakymas tampa praktiškas: spindulys sukuria suvirinimą, bet gamybos sėkmė priklauso nuo sistemos, kuri jo apima.

Kaip veikia lazerinis suvirinimas: DUK

1. Kas yra lazerinis suvirinimas ir kaip jis veikia?

Lazerinis suvirinimas sujungia dalis, suskoncentruodamas šviesos energiją į labai mažą tašką jungtyje. Paviršius šią energiją paverčia šiluma, susidaro lydytinės medžiagos baseinas, o kai spindulys ar detalė juda, metalas sušąla į vieną siūlę. Mažesnės intensyvumo sąlygomis suvirinimas lieka daugiausia paviršinio tipo, o didesnės intensyvumo sąlygomis gali susidaryti gilesnis „raktinės skylės“ efektas. Kai kuriose aplikacijose naudojama papildoma suvirinimo vielutė, tačiau daugelis lazerinių suvirinimų remiasi tik pagrindinėmis metalinėmis medžiagomis.

2. Kokia skirtumas tarp laidumo ir raktinės skylės lazerinio suvirinimo?

Laidumo būdu suvirinama pirma ištirpinant paviršių, o po to leidžiant šilumai plisti į vidų, todėl suvirinimo siūlė paprastai būna platesnė ir seklesnė. Raktinės skylės suvirinimas naudoja didesnę galios tankio reikšmę, dėl kurios susidaro siaura garų ertmė, padedanti energijai prasiskverbti giliau į jungtį. Dėl to raktinės skylės režimas geriau tinka gilesniam įgriovimui ir greitesniems konstrukcinėms siūlėms, tačiau jis taip pat reikalauja tikslaus detalių pritaikymo viena prie kitos ir stabilios proceso kontrolės.

3. Kokius metalus galima sėkmingai suvirinti lazeriu?

Nerūdijančiojo plieno ir daugelio anglies plienų dažnai pasirenkama kaip paprasčiausi variantai, nes juos lengviau kontroliuoti įprastose lazerinio suvirinimo sistemose. Aliuminį ir varį taip pat galima suvirinti, tačiau jų suvirinimui reikia tikslaus valdymo, nes šie metalai labiau atspindi energiją ir greitai pašalina šilumą. Titanas taip pat tinka suvirinimui, tačiau karšto būvio metu jam reikia puikaus apsauginio dujų sluoksnio. Skirtingų metalų jungtys yra įmanomos, tačiau joms dažniausiai reikia kruopštesnio sujungimo konstravimo, spindulio pozicionavimo ir kartais papildomų pripildymo medžiagų ar tarpinių sluoksnių.

4. Kokie yra dažniausi lazerinio suvirinimo defektų – porų ar nepakankamos suvirinimo – priežastiniai veiksniai?

Porėtumas paprastai reiškia, kad dujos įstrigo lydytame baseine, dažniausiai dėl užterštumo, oksidų sluoksnių, drėgmės, silpnos apsauginės dujų aplankos ar nestabilios pildomosios medžiagos pridėjimo. Sulydymo stoka dažniau susijusi su netinkama energijos padavimu į suvirinimo siūlę, pvz., per dideliu judėjimo greičiu, neteisingu fokusu, žema veiksminga galios tankio verte ar tarpu, kurį procesas negali užpildyti. Praktiškas trikčių šalinimo būdas – pirma patikrinti paviršiaus švarą, tvirtinimą, detalių pritaikymą, fokusavimą ir apsauginių dujų padengimą, o po to keisti po vieną parametrą ir tikrinti rezultatą.

5. Kaip gamintojai turėtų vertinti lazerinio suvirinimo tiekėją automobilių detalių gamybai?

Žvelkite toliau nei tik mašinos tipas ir paklauskite, kaip tiekėjas valdo visą suvirinimo sistemą. Geriausi kandidatai turėtų gebėti paaiškinti procesų kūrimą, medžiagų patirtį, tvirtinimo įrenginius, kontrolės metodus, automatizavimo galimybes ir kokybės dokumentavimą. Automobilių pramonei skirtiems darbams tiekėjai, tokie kaip Shaoyi Metal Technology, siūlo robotizuotus suvirinimo sprendimus ir atitinka IATF 16949 standartą specialiai sukurtoms rėmo detalėms, tačiau pirkėjai vis tiek turėtų patikrinti patvirtinimo metodus, kontrolės planes ir pakartotinumo rodiklius savo konkrečioms detalėms.