Лазерно заваряване на метали и техните характеристики

Приложения на лазерно заваряване на метали

Металите чрез лазерно заваряване са свързани предимно, когато други методи на свързване са безполезни или проблемни. Оборудването за лазерна връзка е много скъпо, така че трябва да го купите само когато се уверите, че работата не може да бъде извършена по други методи.

Така че, сферите на приложение са тези:

• производство на инструменти и други прецизни механизми;
• производство на сложни продукти на базата на ниско топими метали;
• Производство на детайли от чугун;
• производство на пластмасови изделия.

Тази технология в отрасъла започна да се използва само преди около 20 години и ако е възможно, можете да закупите машини само за стационарен тип, но и за ръчно заваряване у дома.

Плюсове и минуси

Лазерното свързване на металите има плюсове и минуси. Що се отнася до предимствата, те са следните:

• Металната повърхност леко се нагрява, което значително намалява нейната деформация по време на работа;
• Лазерният лъч се предава чрез оптични влакна, така че да може да се намери и на труднодостъпни места;
• Лазерното оборудване може да се използва не само за метално заваряване, но и за рязане;
• осигурява висококачествени заварки;
• Процесът на заваряване осигурява добра ефективност, лесно се контролира.

Но има технология и недостатъци:

• оборудването е много скъпо;
• заваръчната машина има ниска ефективност;
• Операторът на инсталацията трябва да притежава висока квалификация.

Но въпреки недостатъците лазерът е единственият вариант за осигуряване на точна заваръчна работа или свързване на разтопими материали.

Видове заваряване

Лазерното заваряване е от два вида:

• Вътрешна връзка - в този случай не използвайте добавки и поток. Между металите се допуска минимална връзка, не повече от 0,2 мм. Същата стойност е максималната стойност за фокусиране на лазерния лъч в кръстопътя. Заваряването се осъществява чрез метална проницаемост "на кама" за цялата дебелина с интензитет на лазерното лъчение до 1 mW / cm2. В този случай шевът трябва да бъде защитен от окисляване чрез аргон или азот и хелият ще го предпази от разрушаване на лазерното лъчение;
• Захващане - металните листове се наслагват един върху друг, те са свързани чрез мощно излъчване. Заваряването се извършва с локално затягане на частите. Максималният допустим просвет между повърхностите на металите при работа е 0,2 мм. Ако трябва да подобрите качеството на съединяваните части, използва се двоен шев.

Видове лазери

При заваряване на метали се използват два вида лазери:

• твърдо състояние;
• газ.

Този или този тип лазер се избира в зависимост от целта на използване на оборудването.

Твърдо състояние

В този случай активното тяло е рубинен прът със стъкло и смес от неодим или алум-итриев гранат, нанесен с неодим или yterbium. Пръчката се намира в осветителната камера. За да възбудите атомите на активното тяло, използвайте помпа, която създава мощни светлинни вълни.

В краищата на активното тяло има две огледала:

• частично прозрачни;
• отразявайки.

Лазерният лъч ще излезе през частично прозрачно огледало, многократно се отразява в рубинния прът и предварително се усилва. Лазерите в твърдо състояние не са твърде мощни, мощността им варира от 1 до 6 кВт.

С тези лазерен заварен само малки и не по-дебели части, често - на микроелектрониката съоръжения, например, тънки проводници с диаметър от 0.01-0.1 mm въз основа на нихром, злато или тантал. Също така е възможно да се заваряват продукти на базата на фолио с точков диаметър от порядъка на 0.5-0.9 mm. По същия начин на киноскопа на съвременните телевизори се прави запечатан катоден шев.

Катодът е тръба с дължина 2 мм, диаметър 1,8 мм и дебелина на стената 0,04 мм. На такава тръба се заварява дъно с дебелина 0,12 мм на основата на хромо-никелова сплав. Такива малки продукти се приготвят благодарение на високата степен на фокусиране на лъча, както и на точната дозировка на енергия чрез регулиране на продължителността на импулса в определени граници.

газ

Газовите лазери са по-мощни, а активната смес в тях е газова смес. Газът се изпомпва от цилиндрите чрез помпа през газоразрядна тръба. Енергийното възбуждане на газа се дължи на електрическия разряд между електродите. На краищата на газоразрядната тръба има огледала. Електродите са свързани към източник на енергия, а самият лазер се охлажда от водна система.

Основният недостатък на оборудването с надлъжно изпомпване на газ е неговите размери. Но лазерите с напречно изпомпване на газ са по-компактни. Общата мощност може да бъде от 20 kW или повече, така че можете да свържете метали с дебелина до 20 mm при висока скорост - около 60 m / h.

Най-мощните структури са газо-динамични. Те използват газове за работа, която се загрява до температура от 1000 до 3000 К. Газът в тях бързо се разширява през дюзата. В резултат на това се стига до адиабатично разширение, а след това газът се охлажда в зоната на резонатора. При охлаждане възбудените молекули преминават към по-ниско енергийно ниво, докато се отделя кохерентно излъчване. Помпите могат да се появят с помощта на друг лазер или други мощни източници на енергия. Мощните конструкции позволяват заваряване със скорост от около 200 м / ч стомана с дебелина 35 мм.

Заваряването с лазер се извършва при атмосферни условия, не е необходимо да се създава вакуум, необходимо е да се защити стопеният метал от въздуха. Обикновено се използват газове, например аргон. Процесът се характеризира с факта, че благодарение на високата топлинна мощност на лъча върху повърхността на заварения продукт, металът се изпарява интензивно. Парите са йонизирани, в резултат на което лъчът е разпръснат и пресяван.

Следователно, при условия на използване на високоенергийно оборудване, в допълнение към защитния газ, към зоната на заваряване се подава газ, потискащ плазмата. Те обикновено са хелий, който е много по-лек от аргон и няма да разсее гредата. За да се опрости процеса, е необходимо да се използват специални газови смеси, които имат функция за потискане на плазмата и защита. В този случай горелката трябва да подаде газ, така че да може да изгори йонизираната пара.

По време на работа лъчът бавно се задълбочава в частта и изтласква разтопения метал на заваръчния басейн върху задната стена на кратера. Това осигурява проникване на "кама", при условие, че има голяма дълбочина и малка ширина на шева.

Високата концентрация на енергия в лъча дава възможност за постигане на висока работна скорост и осигурява добър топлинен цикъл и висока якост на заваръчния метал.

Лазерни заваръчни машини

За този тип заваръчни работи се използват както мобилно, така и компактно оборудване, както и оборудване с пълна големина, което може да се използва и за свързване на големи части.

Често за промишлени цели, такива модели машини, като:

• LAT-S - се използва само за лазерно заваряване, както и за заваряване на метали. Има висока мощност, така че можете да постигнете висока производителност по отношение на. Тя може да бъде оборудвана с автоматични координатни маси, благодарение на които е възможно да се обработват сложни структури при висока скорост. Машината включва два модула. В първия има захранващ източник и устройство за охлаждане на лазера, а вторият модул е ​​подвижна рамка, в която е разположен лазерният радиатор. Два модула лесно се движат поради наличието на колела в основата. За неподвижна работа с машината неподвижността се осигурява посредством специален механичен блокер;
• MUL-1 - тази машина е малка, използва се за лазерно заваряване и облицоване на метали. Също с него можете да спорите злато и сребро. Готвене на бижута от тази машина може да бъде направено лесно и с висока точност. Често оборудването се използва за ремонт и производство на бижута. Металните части от малък размер могат да бъдат заварени без силно нагряване, дори ако е позволено свързването на рамки за очила. Устройството е удобно, тъй като достатъчно захранване за работа е 220 V. В зависимост от избрания режим, мощността на устройството е от 1.9 до 2.5 kW;
• LAT-400 - се използва за свързване на големи продукти. Системата включва мощен твърдо-твърд лазер, захранващо и охлаждащо устройство. Лазерът има висока мощност и производителност, така че дори сложната работа може да се извърши при висока скорост. Оборудването е свързано за сметка на трифазна мрежа от 380 V. При върхово натоварване, мощността на устройството е около 13 kW. Уредът е оборудван с механизирана система, която се задвижва от DC мотор. Това прави лесно преместването на лазерната глава в три равнини.

Ръчно лазерно заваряване се извършва с използването на такива устройства:

• WELD-WF е портативно устройство, което ви позволява да работите дори на трудно достъпни места. Той включва манипулатор, свързан към влакното. Полученото лазерно лъчение се предава по дължината на влакното. Тъй като има обратна връзка, с помощта на устройството можете да получите най-доброто качество на заваряване в сравнение с оборудването, в което няма такива опции. Устройството има мощност от само 1,5 kW и работи от 220 V мрежа. Подходящо е за различни ремонтни работи, когато демонтажът е труден или отнема много време;
• CLW120 е ръчно устройство с ниска мощност, което е отлично за работа, изискваща прецизност на бижута, както и точково лазерно заваряване. В допълнение, той може да се използва за свързване на черни и цветни метали, неръждаема стомана или титанови сплави. Капацитетът на оборудването е 10 кВт, мрежовите изисквания са 220 V.

Почти всички горепосочени устройства са оборудвани с бинокъл, който предпазва очите от негативните ефекти на лазерния лъч и същевременно помага няколко пъти да се увеличи обектът на обработка, така че работата да се извърши точно и точно.