Aplicații pentru sudura cu laser
Metalele prin sudarea cu laser sunt legate în principal atunci când alte metode de conectare sunt inutile sau problematice. Echipamentul pentru conectarea cu laser este foarte scump, așa că cumpărați-l numai atunci când sunteți convins că munca nu poate fi făcută prin alte metode.
Astfel, domeniul de aplicare al acestora este :
- fabricarea de instrumente și alte mecanisme precise;
- producția de produse complexe pe bază de metale cu temperatură scăzută;
- producția pieselor din fontă;
- fabricarea produselor din plastic.
O astfel de tehnologie în industrie a început să fie utilizată abia acum 20 de ani, iar dacă există o oportunitate, atunci puteți cumpăra mașini doar pentru staționare, dar și manuală pentru sudare la domiciliu.
Pro și contra
Metalele cu compuși cu laser au argumente pro și contra. În ceea ce privește beneficiile, acestea sunt următoarele:
- zona metalului este încălzită ușor, ceea ce reduce foarte mult distorsiunea acestuia în timpul funcționării;
- fasciculul laser este transmis prin fibră optică, astfel încât să cadă chiar și în locuri greu accesibile;
- echipamentul laser poate fi folosit nu numai pentru sudarea metalului, ci și pentru tăierea acestuia;
- oferă suduri de înaltă calitate;
- Procesul de sudare asigură performanțe bune și este ușor de controlat.
Dar tehnologia are dezavantajele sale:
- echipamentul este foarte scump;
- mașina de sudura are o eficiență scăzută;
- operatorul de instalare trebuie să fie înalt calificat.
Dar, în ciuda neajunsurilor, laserul este singura opțiune pentru a asigura funcționarea precisă a sudării sau conectarea materialelor fuzibile.
Tipuri de sudare
Sudarea cu laser poate fi de două tipuri :
Butt - în acest caz nu folosiți aditivi și fluxuri. Este permisă îmbinarea minimă între metale, nu mai mult de 0, 2 mm. Aceeași valoare este cea maximă pentru focalizarea fasciculului laser pe articulație. Sudarea se realizează prin pătrunderea metalului pe toată grosimea, cu intensitatea radiației laser de până la 1 mW / cm2. În acest caz, cusătura trebuie protejată împotriva oxidării cu argon sau azot, iar heliul îl va proteja de distrugerea radiației laser;- Suprapunerea - plăcile metalice sunt suprapuse unul pe celălalt, sunt legate prin radiații puternice. Sudarea se realizează cu piese de prindere locale. Distanța liberă între suprafețele metalice în timpul funcționării este de 0, 2 mm. Dacă este necesar să se îmbunătățească calitatea pieselor îmbinate, se utilizează o cusătura dublă.
Tipuri de lasere
La sudarea metalelor se folosesc lasere de două tipuri :
- solid;
- de gaz.
Unul sau altul tip de laser este selectat în funcție de scopul utilizării echipamentului.
Stare solidă
În acest caz, corpul activ este o tijă rubinie cu sticlă și un amestec de neodim sau un granat de aluminiu-ytriu, dopat cu neodim sau ytterbium. Tija este situată în camera de iluminare. Pentru a excita atomii corpului activ, aplicați o lampă de pompare, care creează o lumină puternică.
La capetele corpului activ sunt două oglinzi :
- parțial transparent;
- reflectând.
Fasciculul laser va ieși printr-o oglindă parțial transparentă, se reflectă în mod repetat în tija rubinică și se amplifică în prealabil. Laserele la nivel solid nu sunt foarte puternice, puterea lor variază între 1 și 6 kW .
Folosind aceste lasere, sunt sudate doar părțile mici și nu cele groase, de cele mai multe ori ele sunt obiecte microelectronice, de exemplu, conductori subțiri cu diametrul de 0, 01-0, 1 mm pe bază de nichrom, aur sau tantal. Este permisă, de asemenea, sudarea la loc a produselor pe bază de folie cu diametrul punctului de ordinul a 0, 5-0, 9 mm. În același mod, cusătura de catod ermetic este realizată pe kinescoapele televizoarelor moderne.
Catodul este un tub cu o lungime de 2 mm, un diametru de 1, 8 mm și o grosime a peretelui de 0, 04 mm . Fundul este sudat la un astfel de tub cu o grosime de 0, 12 mm pe baza unui aliaj de nichel-crom. Astfel de produse mici sunt fierte datorită gradului ridicat de focalizare a fasciculului, precum și dozării exacte a energiei prin ajustarea duratei impulsului în anumite limite.
gaz
Laserele cu gaz sunt mai puternice, corpul activ din ele este amestecul de gaze . Gazul este pompat din cilindri cu ajutorul unei pompe printr-un tub de descărcare de gaz. Energia excitantă a gazului se produce datorită unei descărcări electrice între electrozii. La capetele tubului de evacuare sunt oglinzi. Electrozii sunt conectați la o sursă de alimentare, iar laserul în sine este răcit cu ajutorul unui sistem de apă.
Principalul dezavantaj al echipamentului cu pompare longitudinală a gazului este dimensiunile acestuia. Dar laserele cu gaz transversal sunt mai compacte. Puterea totală poate fi de 20 kW și mai mult, astfel încât să puteți conecta metale cu o grosime de până la 20 mm la viteză mare - aproximativ 60 m / h.
Cele mai puternice modele - gaz . Ei folosesc gaze pentru funcționare, care se încălzesc până la o temperatură cuprinsă între 1000 și 3000 K. Gazul din ele expiră rapid prin duza Lavle, rezultând astfel o expansiune adiabatică și apoi gazul este răcit în zona de rezonator. Când se răcește, moleculele excitate se duc la un nivel de energie mai scăzut și se emite radiații coerente. Pomparea poate apărea cu ajutorul unui alt laser sau al altor surse puternice de energie. Design-urile puternice permit sudarea la o viteză de aproximativ 200 m / h de oțel cu o grosime de 35 mm.
Sudarea cu laser este efectuată în condiții atmosferice, nu este nevoie să creați un vid, trebuie să protejați metalul topit de aer. Gaze precum argonul sunt utilizate în mod obișnuit. Procesul se caracterizează prin faptul că datorită puterii termice ridicate a fasciculului pe suprafața produsului sudat, metalul este evaporat intens. Vaporii sunt ionizați, ca urmare a faptului că fasciculul este împrăștiat și ecranat.
Prin urmare, în ceea ce privește utilizarea echipamentelor de înaltă putere, în zona de sudare se adaugă, pe lângă gazul de protecție, și gazul supresor al plasmei. Ele sunt de obicei heliu, care este mult mai ușor decât argonul și nu va împrăștia fasciculul. Pentru a simplifica procesul, trebuie să utilizați amestecuri de gaze speciale cu suprimarea plasmei și funcția de protecție. În acest caz, arzătorul trebuie să furnizeze gaz, astfel încât să poată sufla vaporii ionizați.
În timpul funcționării, fasciculul intră încet în piesă și împinge metalul topit al piscinei de sudură pe peretele din spate al craterului. Aceasta asigură penetrarea "pumnalului" în condiții de profunzime mare și o lățime mică a cusăturii .
O concentrație mare de energie în fascicul permite atingerea unei viteze ridicate și oferă, de asemenea, un ciclu termic bun și o rezistență ridicată a metalului de sudură.
Mașini de sudura cu laser
Pentru acest tip de sudură se utilizează echipamente de tip mobil și compact, iar echipamentele de dimensiuni mari pot fi utilizate și pentru conectarea pieselor de dimensiuni mari.
Deseori, în scopuri industriale, se folosesc astfel de modele de mașini, cum ar fi :
- LAT-S - este utilizat pentru sudarea cu laser, precum și pentru depunerea de metale. Are putere mare, astfel încât să puteți atinge performanțe ridicate în termeni de performanță. Acesta poate fi echipat cu mese de coordonate automate, astfel încât să puteți gestiona structuri complexe la viteză mare. Mașina include două module. În prima se află o sursă de alimentare și un dispozitiv de răcire a laserului, iar al doilea modul este un cadru în mișcare, în care se află emițătorul laser. Două module se mișcă ușor datorită prezenței roților la bază. Pentru lucrările staționare cu o mașină, imobilitatea este asigurată de un mecanism special de blocare;
- MUL-1 - această mașină este de dimensiuni mici, utilizată pentru sudarea cu laser și suprafața metalelor. De asemenea, cu ajutorul lui puteți să vă lipiți aurul și argintul. Puteți face bijuterii cu această mașină cu ușurință și cu mare precizie. Adesea echipamentul este utilizat pentru repararea și producerea bijuteriilor. Părțile metalice mici pot fi sudate fără o încălzire puternică, chiar dacă este permisă conectarea ramei de ochelari. Dispozitivul este convenabil în măsura în care există o tensiune suficientă pentru a funcționa la 220 V. În funcție de modul selectat, puterea dispozitivului este cuprinsă între 1, 9 și 2, 5 kW;
- LAT-400 - este utilizat pentru a conecta produse de dimensiuni mari. Sistemul include un puternic laser solid, sursă de alimentare și dispozitiv de răcire. Laserul are o putere și o performanță ridicată, astfel încât chiar și lucrările complexe pot fi efectuate la viteză mare. Echipamentul este conectat în detrimentul unei rețele trifazate de 380 V. La sarcină maximă, puterea dispozitivului este de aproximativ 13 kW. Unitatea este echipată cu un sistem mecanizat, care este acționat de un motor DC. Acest lucru facilitează deplasarea capului laser în trei planuri.
Sudarea manuală cu laser se realizează prin utilizarea unor astfel de dispozitive:
- WELD-WF este un dispozitiv portabil care vă permite să lucrați chiar și în locuri greu accesibile. Acesta include un manipulator conectat la fibră. Radiația laser generată este transmisă prin fibră. Deoarece există prezența unui feedback, folosind aparatul, puteți obține îmbinarea de cea mai bună calitate în comparație cu echipamentul care nu dispune de astfel de opțiuni. Dispozitivul are o putere de numai 1, 5 kW și funcționează la 220 V. Este potrivit pentru diverse reparații, atunci când demontarea este dificilă sau consumatoare de timp;
- CLW120 este o mașină portabilă cu putere redusă, care este excelentă pentru lucrările care necesită precizie de bijutier, precum și pentru sudarea cu laser a spoturilor. În plus, poate fi utilizat pentru combinarea metalelor neferoase și feroase, a oțelului inoxidabil sau a aliajelor de titan. Puterea echipamentului - 10 kW, cerințe de rețea - 220 V.
Aproape toate dispozitivele de mai sus sunt echipate cu un binocular care protejează vederea de efectele negative ale fasciculului laser și în același timp ajută la creșterea obiectului de procesare de mai multe ori, astfel încât lucrarea să se facă calitativ și precis.