Keevitustööstuses peetakse laserkeevitust tugevaks ja keerukaks ühendusmeetodiks. See kasutab väga kontsentreeritud valguskiiri, mida nimetatakse laseriteks. Materjali sihtpinnal tekitab laserkiir kokkupuutepunktis intensiivse kuumuse, mis põhjustab materjali sulamise ja tugeva sideme moodustumise jahtumisel ja tahkumisel.
Laserkeevitamisel on nii eeliseid kui ka puudusi. Võrreldes teisi keevitusprotsesse, nagu MIG või TIG, on laserkeevitus tugevam. Täna õpime laserkeevituse, selle tugevate ja piirangute, kasutatavuse jms kohta. Samuti võrdleme selles artiklis laserkeevitust mitmete keevitusmeetoditega.
Sukeldume siis laserkeevituse maailma.
Mis on laserkeevitus?
Laserkeevitus on keevitusmeetod, mis kasutab metallpinna sulatamiseks kõrge kuumusega fokuseeritud laserkiiri. Sulanud osad seejärel ühenduvad ja pärast jahtumist tahkuvad. Nagu iga teine laserseade, laserkeevitusmasinad kasutavad ka laserite teatud spetsiifilisi elemente, sealhulgas tahkislasereid, gaaslasereid (CO2 laserid) ja dioodlaserid.
Kvaliteetne keevitus minimaalse moonutuse ja kuumutustsooniga teeb sellest hea valiku laia valiku keevitusprojektide jaoks.
On ka teisi keevitusprotsesse, näiteks gaasmetallkaarkeevitus (GMAW/MIG), gaasvolframkaarkeevitus (GTAW/TIG), varjestatud metallkaarkeevitus (elektrood), täidisega kaarkeevitus, sukeldatud kaarkeevitus, takistuspunktkeevitus ja elektronkiirkeevitus.
Eelkõige laserkeevitus on kõigist kõige praktilisem ja mitmekülgsem.
Kuidas see toimib?
Laserkeevituses kasutatakse metalli pinna kuumutamiseks ja sulatamiseks kontsentreeritud laserkiiri. Pärast detailide ühendamist lastakse neil jahtuda, kuni nad saavutavad tahke aine.
Kasutajateavet on samm-sammult kirjeldatud allpool.
1. Kiire genereerimine: Keevitusprotsess algab suure võimsusega laserkiire genereerimisega. Erinevat tüüpi laserid, näiteks tahkislaserid, gaaslaserid (nt CO2 lasereid) või dioodlasereid võib kasutada olenevalt rakenduse nõuetest.
2. Kiire fokuseerimine: Seejärel suunatakse laserkiir peeglite ja läätsede abil fokuseeritud punkti. Materjalide efektiivne kuumutamine ja sulamine sõltub suuresti fookuspunkti täpsusest ja temperatuurist.
3. Materjali ettevalmistamine: Enne keevitusprotsessi alustamist on materjali ettevalmistamine hädavajalik. See hõlmab puhastamist, kinnitamist ja pinnatöötlust.
4. Keevitusprotsess: Suunake laserkiired materjali ettevalmistatud pinnale. Pinna suunatud punkt sulab laserkiire kontsentreeritud soojuse toimel.
5. Keevituse teke: Sulanud materjalid sulanduvad ja moodustavad tahke vuugi. Vuugi tugevuse suurendamiseks ja tühimike täitmiseks võib kasutada täiendavaid filtreid.
6. Jahutamine ja tahkumine: Kui keevitamine on lõppenud, jahtuvad ja tahkuvad sulad materjalid kiiresti, moodustades ühendatud pindade vahele tugeva sideme. Moonutuste minimeerimiseks on väga oluline õige jahutuse kontroll.
7. Keevitusjärgne kontroll: kontrollige keevituse kvaliteeti ja terviklikkust. Sõltuvalt keevitusviimistlusest võivad olla vajalikud täiendavad viimistlusprotsessid, näiteks lihvimine, poleerimine või katmine.
Kas laserkeevitus on tugev?
Jah, laserkeevitust peetakse tugevaks ja usaldusväärseks keevitustehnikaks. Põhjused, miks laserkeevitus on tugev keevitusprotsess, on toodud allpool.
• Täpsus ja kontroll
Keevitusparameetrite, näiteks võimsuse, kiiruse ja fookuse täpne kontroll võimaldab säilitada ühtlaseid keevitus- ja materjaliomadusi. Selle tulemuseks on tugevad keevisliited.
• Minimaalne kuumusest mõjutatud tsoon (HAZ)
Kontsentreeritud kiired tagavad minimaalse kuummõjutsooni. See vähendab termilist deformatsiooni, jääkpingeid ja materjali nõrgenemist. Seetõttu on keevitatud liite mehaanilised omadused sageli paremad kui teiste keevitusmeetoditega saavutatud omadused.
• Sügav läbitungimine
Laserkeevitus võimaldab saavutada sügava läbitungimise ja suure külgsuhte. Paksude materjalide keevitamine muutub seetõttu kättesaadavamaks. See parandab vuugi konstruktsioonilist terviklikkust.
• Suur energiatihedus
Kõrge energiatihedus tagab materjalide tõhusa sulamise ja kokkusulamise. Selle tulemuseks on tugev metallurgiline side. See kõrge energiatihedus võimaldab ka terase ja värviliste sulamite keevitamist.
• Kontaktivaba protsess
Laserkeevitus minimeerib keevitatud materjalide füüsikalist deformatsiooni ja saastumist, kuna see on kontaktivaba keevitusmeetod.
Plussid ja miinused
Laserkeevitus on mitmekülgne ja kasulik protsess paljude keevitustööde jaoks. Siiski ei pruugi see mõnikord anda vajalikku väljundit võrreldes mõne teise keevitusmeetodiga. Vaatleme laserkeevituse tugevusi ja puudusi kõrvuti.
| Plusse | Miinused |
|---|---|
| Võimaldab väga täpset ja kontrollitud keevitust, ideaalne keerukate ja õrnade osade jaoks | Laserkeevitusseadmete alginvesteering on traditsiooniliste keevitusmeetoditega võrreldes suhteliselt suur. |
| Saab keevitada väga erinevaid materjale, sealhulgas metalle, plaste ja erinevaid materjale | Ei pruugi sobida väga paksude materjalide või tugevalt peegeldavate pindadega materjalide jaoks, mis võivad laserkiirt peegeldada või hajutada. |
| Vähendab termilist deformatsiooni ja materjalikahjustusi, säilitades ümbritseva materjali mehaanilised omadused | Laserkiire otsevaates olemine piirab selle kasutamist keevitusliidete puhul, mis pole kergesti ligipääsetavad või millel on keerukas geomeetria. |
| Võimaldab kiiret keevitust, mis suurendab tootlikkust ja vähendab tootmisaega | |
| Saavutab paksude materjalide puhul tugeva keevisõmbluse suure külgsuhtega, sageli ühe töökäiguga | |
| Lihtne integreerida automatiseeritud tootmissüsteemidesse, parandades tõhusust ja järjepidevust |
Kuidas ületada laserkeevituse piiranguid!
Laserkeevitus võib olla suurepärane võimalus, kui seda õigesti kasutada. Jah, sellel on teatud piirangud, kuid enamikust neist saab üle. Kuidas seda siis teha?
Seadmete kõrge hind
• Tehke põhjalik kulude-tulude analüüs. Arvestage tootlikkuse suurenemisest tuleneva pikaajalise kokkuhoiuga.
• Uurige rahastamis- või liisinguvõimalusi.
• Alusta masinasse minimaalse investeeringuga. Suurenda investeeringut järk-järgult.
Materjali piirangud
• Kasutage peegeldavatel materjalidel katteid või pinnatöötlusi. See suurendab laserkiire neeldumist ja vähendab peegeldusprobleeme.
• Optimeerige laserparameetreid, et need sobiksid paremini materjali omaduste ja paksusega.
• Kombineeri laserkeevitust teiste keevitusmeetoditega (näiteks MIG või TIG).
Piiratud liigeste ligipääsetavus
• Robotkäte ja automatiseeritud süsteemide kasutamine annab juurdepääsu raskesti ligipääsetavatele liigestele.
• Disainige eritellimusel valmistatud seadmeid ja rakiseid.
• Kasutage mitmeteljelisi laserkeevitussüsteeme
Lisaks saab olemasolevate toodete järkjärguline juurutamine, ühilduvuse hindamine ja pilootprojektide käivitamine masina efektiivsust parandada ja piiranguid märkimisväärselt vähendada.
Laserkeevitus vs MIG
| FUNKTSIOONID | Laserkeevitus | MIG |
|---|---|---|
| Soojusallikas | Laserkiir | Elektrikaar |
| Täpsus | Väga kõrge | Mõõdukas |
| Kuumamõjutatud tsoon | Miinimum | Suurem |
| Keevituskiirus | Kõrge | Mõõdukas kuni madal |
| Hõlvamine | Sügav, sageli ühekordne läbimine | Hea, võib vaja minna mitut läbimist |
| Materjali ühilduvus | Lai valik, sh raskesti keevitatavad | Lai valik, tavalised metallid |
| Pritsmed | Minimaalne kuni mitte ükski | Tekitab pritsmeid |
| Seadmete maksumus | Kõrge | Langetage |
| Oskuste nõue | Vajalik on kõrgetasemeline ja spetsialiseeritud väljaõpe | Keskmine, kergemini õpitav |
| Ühine ligipääsetavus | Nõuab otsest vaatevälja | Paindlikum |
| Automaatika | Lihtsalt automatiseeritav | Vähem kergesti automatiseeritav |
| ohutus | Suure võimsusega laserite olulised ohud | Nõuab ettevaatusabinõusid, kuid on üldiselt ohutum |
Laserkeevitus vs TIG
| Aspektid | Laserkeevitus | TIG keevitus |
|---|---|---|
| Täpsus ja kontroll | Äärmiselt suur täpsus, ideaalne keerukate ja automatiseeritud protsesside jaoks | Suur täpsus käsitsi juhtimisega, ideaalne detailsete ja kvaliteetsete keevisõmbluste jaoks |
| Kuumamõjutatud tsoon (HAZ) | Minimaalne HAZ, mis vähendab termilist moonutust ja säilitab materjali omadused | Minimeerib kuumuse ja aurustumise tsooni (HAZ), aga mitte nii palju kui laserkeevitus |
| Kiirus | Kiire keevitamine suurendab tootlikkust | Madalamad keevituskiirused vähendavad tootlikkust |
| Mitmekülgsus | Sobib laiale materjalide valikule, sh metallidele, plastidele ja erinevatele materjalidele | Suurepärane erinevate metallide, eriti mitteferroossete metallide jaoks, kuid vähem mitmekülgne plastidega |
| Oskuste nõue | Nõuab erialast koolitust ja oskusteavet | Parima tulemuse saavutamiseks on vaja märkimisväärseid oskusi ja kogemusi |
| Maksma | Kõrge algseadmete hind | Mõõdukas seadmete hind, kõrgem kui mõnedel muudel meetoditel |
| taotlus | Ideaalne suure täpsusega, automatiseeritud ja suuremahuliste tootmisrakenduste jaoks | Parim kvaliteetsete keevisõmbluste ja käsitsi juhtimise jaoks, näiteks lennunduses, autotööstuses ja kunstilise metallitöötluse valdkonnas |
