Aplikácie na zváranie laserom
Kovy laserovým zváraním sú spojené hlavne vtedy, keď sú iné spôsoby spojenia zbytočné alebo problematické. Zariadenie pre laserové spojenie je veľmi drahé, takže ho kúpte len vtedy, keď ste presvedčení, že prácu nie je možné vykonať inými metódami.
Rozsah týchto požiadaviek je teda :
- výroba nástrojov a iných presných mechanizmov;
- výroba komplexných výrobkov na báze nízkotavných kovov;
- výroba súčiastok z liatiny;
- výroba plastových výrobkov.
Takáto technológia v priemysle sa začala používať len asi pred 20 rokmi, a ak existuje príležitosť, potom si môžete kúpiť stroje len pre stacionárny typ, ale aj manuál pre zváranie doma.
Výhody a nevýhody
Laserové zlúčeniny kovov majú svoje výhody a nevýhody. Pokiaľ ide o dávky, sú tieto:
- plocha kovu sa mierne zahrieva, čo výrazne znižuje jeho skreslenie počas prevádzky;
- laserový lúč je prenášaný optickými vláknami, takže padá aj na ťažko prístupných miestach;
- laserové zariadenia sa môžu používať nielen na zváranie kovov, ale aj na ich rezanie;
- poskytuje vysoko kvalitné zvary;
- Proces zvárania poskytuje dobrý výkon a je ľahko ovládateľný.
Ale táto technológia má svoje nevýhody:
- zariadenie je veľmi drahé;
- zvárací stroj má nízku účinnosť;
- prevádzkovateľ inštalácie musí byť vysoko kvalifikovaný.
Napriek týmto nedostatkom je však laser jedinou možnosťou, ako zabezpečiť presnú operáciu zvárania alebo pripojenie tavných materiálov.
Typy zvárania
Laserové zváranie môže byť dvojakého typu :
Butt - v tomto prípade nepoužívajte prísady a tavivá. Minimálny spoj medzi kovmi je povolený, nie väčší ako 0, 2 mm. Rovnaká hodnota je maximum pre zaostrenie laserového lúča na spoj. Zváranie sa vykonáva pomocou „dýkovej“ penetrácie kovu cez celú hrúbku s intenzitou laserového žiarenia do 1 mW / cm2. V tomto prípade musí byť šev chránený pred oxidáciou argónom alebo dusíkom a hélium ho bude chrániť pred poškodením laserového žiarenia;- Prekrývajúce sa plechy sú navzájom prekryté, sú spojené silným žiarením. Zváranie sa vykonáva s miestnymi upínacími časťami. Maximálna povolená vzdialenosť medzi kovovými povrchmi počas prevádzky je 0, 2 mm. Ak je potrebné zlepšiť kvalitu spájaných častí, použije sa dvojitý šev.
Typy laserov
Pri zváraní kovov sa používajú lasery dvoch typov :
- pevné látky;
- plyn.
Jeden alebo iný typ lasera sa volí v závislosti od účelu použitia zariadenia.
Pevné skupenstvo
V tomto prípade je aktívnym telom rubínová tyč so sklom a prímesou neodýmu alebo granátu hliník-ytrium, ktorý je dopovaný neodymom alebo yterbiom. Tyč je umiestnená v osvetľovacej komore. Na excitáciu atómov aktívneho tela aplikujte čerpaciu lampu, ktorá vytvára silný svetelný záblesk.
Na koncoch aktívneho tela sú dve zrkadlá :
- čiastočne transparentné;
- odrážajúce.
Laserový lúč prechádza cez čiastočne priehľadné zrkadlo, opakovane sa odráža v rubínovej tyči a vopred sa zosilňuje. Lasery v pevnej fáze nie sú veľmi výkonné, ich výkon sa pohybuje od 1 do 6 kW .
Pomocou týchto laserov sú zvárané len malé a nie hrubé časti, najčastejšie sú to mikroelektronické objekty, napríklad tenké vodiče drôtu s priemerom 0, 01–0, 1 mm na báze nichrómu, zlata alebo tantalu. Je povolené aj bodové zváranie výrobkov na báze fólie s priemerom hrotu 0, 5 až 0, 9 mm. Rovnakým spôsobom sa hermetický katódový šev vykonáva na kineskopoch moderných televízorov.
Katóda je trubica s dĺžkou 2 mm, priemerom 1, 8 mm a hrúbkou steny 0, 04 mm . Dno je navarené na takú rúrku s hrúbkou 0, 12 mm na báze zliatiny nikel-chróm. Takéto malé výrobky sa varia kvôli vysokému stupňu zaostrenia lúča, ako aj presnej dávke energie nastavením trvania impulzu v rámci určitých limitov.
plynový
Plynové lasery sú silnejšie, aktívnym telom v nich je zmes plynov . Plyn sa čerpá z valcov pomocou čerpadla pomocou plynovej výbojky. Energická excitácia plynu nastáva v dôsledku elektrického výboja medzi elektródami. Na koncoch výbojky sú zrkadlá. Elektródy sú pripojené na zdroj energie a samotný laser je ochladzovaný vodným systémom.
Hlavnou nevýhodou zariadení s pozdĺžnym čerpaním plynu sú jeho rozmery. Ale priečne plynové lasery sú kompaktnejšie. Celkový výkon môže byť od 20 kW a viac, takže môžete pripojiť kovy s hrúbkou do 20 mm pri vysokej rýchlosti - približne 60 m / h.
Najvýkonnejšie konštrukcie - plyn . Používajú plyny na prevádzku, ktoré sa zahrejú na teplotu 1000 až 3000 K. Plyn v nich rýchlo vyprší cez Lavleovu dýzu, v dôsledku čoho dochádza k adiabatickej expanzii a potom sa plyn ochladí v rezonátorovej zóne. Keď sú vychladené, excitované molekuly idú na nižšiu úroveň energie a emituje sa koherentné žiarenie. Čerpanie môže nastať pri použití iného lasera alebo iných výkonných zdrojov energie. Výkonné konštrukcie umožňujú zváranie pri rýchlosti asi 200 m / h ocele s hrúbkou 35 mm.
Laserové zváranie sa vykonáva v atmosférických podmienkach, nemusíte vytvárať vákuum, musíte chrániť roztavený kov zo vzduchu. Bežne sa používajú plyny, ako je argón. Spôsob sa vyznačuje tým, že kvôli vysokej tepelnej sile lúča na povrchu zvareného výrobku sa kov intenzívne odparuje. Pary sú ionizované, v dôsledku čoho sa lúč rozptýli a preoseje.
Z hľadiska použitia vysokoenergetického zariadenia je teda okrem ochranného plynu do zváracej zóny privádzaný aj plyn potlačujúci plazmu. Zvyčajne sú hélium, ktoré je oveľa ľahšie ako argón a nebude rozptyľovať lúč. Na zjednodušenie procesu je potrebné použiť špeciálne zmesi plynov s potlačením plazmy a ochrannou funkciou. V tomto prípade musí horák dodávať plyn tak, aby mohol vyfukovať ionizované výpary.
Počas prevádzky sa lúč pomaly dostáva do dielu a tlačí roztavený kov zvarového kúpeľa na zadnú stenu krátera. To poskytuje "dýka" penetrácia v podmienkach veľkej hĺbky a malej šírke švu .
Veľká koncentrácia energie vo zväzku umožňuje dosiahnuť vysokú rýchlosť a tiež poskytuje dobrý tepelný cyklus a vysokú pevnosť zvarového kovu.
Laserové zváracie stroje
Pre tento typ zvárania sa používa zariadenie mobilného aj kompaktného typu, na pripojenie veľkoplošných súčiastok možno použiť aj veľkoplošné zariadenia.
Na priemyselné účely sa často používajú také modely strojov ako :
- LAT-S - používa sa na zváranie laserom, ako aj na ukladanie kovov. Má vysoký výkon, takže môžete dosiahnuť vysoký výkon z hľadiska výkonu. Môže byť vybavený automatickými súradnicovými tabuľkami, takže môžete zvládnuť zložité štruktúry pri vysokej rýchlosti. Stroj obsahuje dva moduly. V prvom je zdroj energie a zariadenie na chladenie lasera a druhý modul je taký pohyblivý rám, v ktorom je umiestnený laserový žiarič. Dva moduly sa ľahko pohybujú v dôsledku prítomnosti kolies na základni. Pre stacionárnu prácu so strojom je nehybnosť zabezpečená špeciálnym mechanickým blokovaním;
- MUL-1 - tento stroj je malý, používa sa na laserové zváranie a naváranie kovov. Aj s jeho pomocou môžete spájkovať zlato a striebro. S týmto strojom môžete ľahko a s vysokou presnosťou vyrobiť šperky. Často sa zariadenie používa na opravu a výrobu šperkov. Malé kovové časti je možné zvárať bez silného ohrevu, aj keď je povolené pripojenie okuliarových rámov. Zariadenie je vhodné v tom, že na napätie 220 V je dostatok napätia. V závislosti od zvoleného režimu je výkon zariadenia od 1, 9 do 2, 5 kW;
- LAT-400 - slúži na pripojenie veľkoplošných výrobkov. Systém obsahuje výkonný polovodičový laser, napájací zdroj a chladiace zariadenie. Laser má vysoký výkon a výkon, takže aj zložitá práca môže byť vykonaná pri vysokej rýchlosti. Zariadenie je pripojené na úkor trojfázovej siete 380 V. Pri špičkovom zaťažení je výkon zariadenia približne 13 kW. Jednotka je vybavená mechanizovaným systémom, ktorý je poháňaný jednosmerným motorom. To uľahčuje pohyb laserovej hlavy v troch rovinách.
Ručné laserové zváranie sa vykonáva s použitím týchto zariadení:
- WELD-WF je prenosné zariadenie, ktoré vám umožní pracovať aj na ťažko dostupných miestach. Zahŕňa manipulátor pripojený k vláknu. Generované laserové žiarenie sa prenáša cez vlákno. Keďže existuje spätná väzba, pomocou prístroja, môžete získať najkvalitnejší spoj v porovnaní so zariadením, ktoré nemá takéto možnosti. Prístroj má výkon iba 1, 5 kW a pracuje na 220 V. Je vhodný pre rôzne opravy, keď je demontáž zložitá alebo časovo náročná;
- CLW120 je ručný stroj s nízkym výkonom, ktorý je ideálny pre práce vyžadujúce presnosť klenotníkov, ako aj bodové laserové zváranie. Okrem toho sa môže použiť na kombináciu neželezných a železných kovov, nehrdzavejúcej ocele alebo zliatin titánu. Výkon zariadenia - 10 kW, sieťové požiadavky - 220 V.
Takmer všetky vyššie uvedené zariadenia sú vybavené binokulárnym prístrojom, ktorý chráni zrak pred negatívnymi účinkami laserového lúča a zároveň pomáha niekoľkokrát zvýšiť objekt spracovania, takže sa práca vykonáva kvalitatívne a presne.