Aplikace pro svařování laserem
Kovy laserovým svařováním jsou spojeny hlavně tehdy, když jsou jiné způsoby spojení zbytečné nebo problematické. Zařízení pro laserové spojení je velmi drahé, proto jej kupte pouze tehdy, když jste přesvědčeni, že práci nelze provést jinými metodami.
Tyto rozsahy jsou tedy :
- výroba nástrojů a jiných přesných mechanismů;
- výroba komplexních výrobků na bázi nízkotavitelných kovů;
- výroba dílů z litiny;
- výroba plastových výrobků.
Taková technologie v průmyslu začala být používána jen asi před 20 lety, a pokud existuje příležitost, pak si můžete koupit stroje pouze pro stacionární typ, ale také manuál pro svařování doma.
Výhody a nevýhody
Laserové sloučeniny kovů mají své výhody i nevýhody. Pokud jde o dávky, jsou tyto:
- plocha kovu se mírně zahřívá, což výrazně snižuje jeho zkreslení během provozu;
- laserový paprsek je přenášen optickými vlákny, takže padá i na těžko přístupná místa;
- laserové zařízení lze použít nejen pro svařování kovů, ale také pro jeho řezání;
- poskytuje vysoce kvalitní svary;
- Proces svařování poskytuje dobrý výkon a je snadno ovladatelný.
Technologie má však své nevýhody:
- zařízení je velmi drahé;
- svařovací stroj má nízkou účinnost;
- provozovatel zařízení musí být vysoce kvalifikovaný.
Navzdory nedostatkům je však laser jedinou možností, jak zajistit přesný svařovací provoz nebo spojení tavitelných materiálů.
Typy svařování
Laserové svařování může být dvou typů :
Butt - v tomto případě nepoužívejte přísady a tavidla. Je povolen minimální spár mezi kovy, nejvýše 0, 2 mm. Stejná hodnota je maximum pro zaostření laserového paprsku na kloub. Svařování je prováděno prostřednictvím průniku kovu „dýkou“ do celé tloušťky s intenzitou laserového záření až 1 mW / cm2. V tomto případě musí být šev chráněn před oxidací argonem nebo dusíkem a hélium jej bude chránit před poškozením laserovým zářením;- Překrytí - plechy jsou na sebe navrstveny, jsou spojeny silným zářením. Svařování se provádí s lokálními upínacími díly. Maximální přípustná vzdálenost mezi kovovými povrchy během provozu je 0, 2 mm. Pokud je nutné zlepšit kvalitu spojovaných dílů, použije se dvojitý šev.
Typy laserů
Při svařování kovů se používají lasery dvou typů :
- pevné fáze;
- plynu.
V závislosti na účelu použití zařízení je vybrán jeden nebo jiný typ laseru.
Pevné skupenství
V tomto případě je aktivním tělem rubínová tyč se sklem a příměs neodymu nebo granátu hliník-ytrium, který je dopován neodymem nebo yterteriem. Tyč je umístěna v osvětlovací komoře. K excitaci atomů aktivního těla použijte pumpičku, která vytvoří silný světelný záblesk.
Na koncích aktivního těla jsou dvě zrcadla :
- částečně transparentní;
- reflexní.
Laserový paprsek projde částečně průhledným zrcadlem, opakovaně se odrazí v rubínovém prutu a předem se zesílí. Lasery v pevné fázi nejsou moc výkonné, jejich výkon se pohybuje od 1 do 6 kW .
Pomocí těchto laserů jsou svařovány pouze malé a ne tlusté části, nejčastěji mikroelektronické objekty, například tenké vodiče drátu o průměru 0, 01–0, 1 mm na bázi nichromu, zlata nebo tantalu. Rovněž je dovoleno bodové svařování výrobků na bázi fólie o průměru hrotu 0, 5–0, 9 mm. Stejným způsobem je hermetický katodový šev prováděn na kineskopy moderních televizorů.
Katoda je trubka o délce 2 mm, průměru 1, 8 mm a tloušťce stěny 0, 04 mm . Dno je navařeno na takovou trubku o tloušťce 0, 12 mm na bázi slitiny nikl-chrom. Takovéto malé výrobky se vaří díky vysokému stupni zaostřování paprsku, jakož i přesné dávce energie úpravou trvání pulsu v určitých mezích.
Plyn
Plynové lasery jsou silnější, aktivním tělem v nich je směs plynů . Plyn se čerpá z válců čerpadlem pomocí plynové výbojky. Energická excitace plynu nastává v důsledku elektrického výboje mezi elektrodami. Na koncích výbojky jsou zrcadla. Elektrody jsou připojeny ke zdroji energie a samotný laser je chlazen pomocí vodního systému.
Hlavní nevýhodou zařízení s podélným čerpáním plynu je jeho rozměry. Ale lasery s příčným plynem jsou kompaktnější. Celkový výkon může být od 20 kW a více, takže můžete spojovat kovy s tloušťkou do 20 mm při vysoké rychlosti - cca 60 m / h.
Nejvýkonnější konstrukce - plyn . Používají plyny pro provoz, které se zahřívají na teplotu 1000 až 3000 K. Plyn v nich rychle vyprší přes lavici Lavle, v důsledku čehož dochází k adiabatické expanzi a pak se plyn ochladí v rezonátorové zóně. Když jsou chlazené, excitované molekuly jdou na nižší energetickou úroveň a emituje se koherentní záření. Čerpání může nastat s použitím jiného laseru nebo jiných silných zdrojů energie. Výkonné konstrukce umožňují svařování rychlostí asi 200 m / h oceli o tloušťce 35 mm.
Laserové svařování se provádí v atmosférických podmínkách, nemusíte vytvářet vakuum, musíte chránit roztavený kov ze vzduchu. Obvykle se používají plyny jako argon. Způsob se vyznačuje tím, že vzhledem k vysokému tepelnému výkonu svazku na povrchu svařovaného výrobku se kov intenzivně odpaří. Páry jsou ionizovány, v důsledku čehož je paprsek rozptýlen a stíněn.
Proto je z hlediska použití zařízení s vysokým výkonem do svařovací zóny vedle ochranného plynu přiváděn také plyn potlačující plazmu. Obvykle jsou to helium, které je mnohem lehčí než argon a paprsek nerozptýlí. Pro zjednodušení procesu je třeba použít speciální směsi plynů s potlačením plazmy a ochrannou funkcí. V tomto případě musí hořák dodávat plyn tak, aby mohl vypouštět ionizované páry.
Během provozu paprsek pomalu vstupuje do dílu a tlačí roztavený kov svarové lázně na zadní stěnu kráteru. Tím je zajištěn průnik dýky pod podmínkou velké hloubky a malé šířky švu .
Velká koncentrace energie ve svazku umožňuje dosáhnout vysoké rychlosti a také poskytuje dobrý tepelný cyklus a vysokou pevnost svarového kovu.
Laserové svařovací stroje
Pro tento typ svařování se používá zařízení jak mobilního, tak kompaktního typu, pro připojení velkoplošných dílů lze použít i zařízení v plné velikosti.
Pro průmyslové účely se často používají takové modely strojů jako :
- LAT-S - používá se pro samotné laserové svařování, jakož i pro ukládání kovů. Má vysoký výkon, takže můžete dosáhnout vysokého výkonu z hlediska výkonu. Může být vybaven automatickými souřadnicovými tabulkami, takže můžete zvládat složité struktury při vysoké rychlosti. Stroj obsahuje dva moduly. V prvním z nich je zdroj energie a zařízení pro chlazení laseru a druhý modul je takový pohyblivý rám, ve kterém je umístěn laserový vysílač. Dva moduly se pohybují snadno díky přítomnosti kol na základně. Pro stacionární práci se strojem je nehybnost zajištěna speciálním mechanickým blokováním;
- MUL-1 - tento stroj je malý, používá se pro laserové svařování a navařování kovů. Také s jeho pomocí můžete pájet zlato a stříbro. S tímto strojem můžete šperky vyrobit snadno as vysokou přesností. Zařízení se často používá pro opravy a výrobu šperků. Malé kovové části lze svařovat bez silného ohřevu, a to i při připojení brýlových obrub. Přístroj je vhodný v tom, že je k dispozici dostatek napětí pro práci při 220 V. V závislosti na zvoleném režimu je výkon zařízení od 1, 9 do 2, 5 kW;
- LAT-400 - slouží k propojení velkoplošných výrobků. Systém obsahuje výkonný polovodičový laser, napájecí zdroj a chladicí zařízení. Laser má vysoký výkon a výkon, takže i složitá práce může být prováděna vysokou rychlostí. Zařízení je připojeno na úkor třífázové sítě 380 V. Při špičkovém zatížení je výkon zařízení cca 13 kW. Jednotka je vybavena mechanizovaným systémem, který je poháněn stejnosměrným motorem. To usnadňuje pohyb laserové hlavy ve třech rovinách.
Ruční laserové svařování se provádí s použitím těchto zařízení:
- WELD-WF je přenosné zařízení, které umožňuje pracovat i na těžko přístupných místech. Zahrnuje manipulátor připojený k vláknu. Generované laserové záření je přenášeno vláknem. Vzhledem k přítomnosti zpětné vazby, pomocí přístroje, můžete získat nejvyšší kvalitu spojení ve srovnání se zařízením, které nemá takové možnosti. Přístroj má výkon pouze 1, 5 kW a pracuje na 220 V. Je vhodný pro různé opravy, kdy demontáž je obtížná nebo časově náročná;
- CLW120 je ruční stroj s nízkým výkonem, který je ideální pro práce vyžadující preciznost klenotníků, jakož i bodové laserové svařování. Kromě toho může být použit pro kombinování neželezných a železných kovů, nerezové oceli nebo slitin titanu. Výkon zařízení - 10 kW, síťové požadavky - 220 V.
Téměř všechna výše uvedená zařízení jsou vybavena dalekohledem, který chrání zrak před negativními účinky laserového paprsku a zároveň několikrát zvyšuje objekt zpracování, takže práce je prováděna kvalitativně a přesně.