Lézeres hegesztés

Csaknem 20 évvel ezelőtt, lézeres hegesztés kezdeti szakaszában volt, és ezt főleg az egzotikus alkalmazásokhoz, ahol nincs más hegesztési folyamat nem megfelelő. Ma, lézeres hegesztés egy teljes része a fémfeldolgozó ipar szerepel a gyártás hegesztési varratok a közös elemeket, például öngyújtók, órák tavasszal, motor, transzformátor, és még sokan mások. Azonban nagyon kevés mérnökök szívesebben használják lézerek a termelés.

Miért? Sok oka van, de elsősorban azért, mert nem mind ismerik lézeres hegesztési technológiával. Egyéb okok, például a viszonylag magas kezdeti költségek és aggodalom a lézer alkalmazása a termelési környezetben.

Lézeres hegesztés gépipar szovjet időkben

Lézeres hegesztés helyett fel lehet használni a szokásos számos különböző folyamatokban, mint például a rezisztencia (spot vagy varrat), fedett ívű hegesztés, nagyfrekvenciás indukciós, a nagyfrekvenciás impedancia, ultrahangos és elektronsugaras. Bár minden ilyen technikák létrehozott független rést a termelés, univerzális megközelítés lézeres hegesztés működik hatékonyan és gazdaságosan a különböző alkalmazásokhoz. Sokoldalúsága lehetővé teszi hegesztő rendszert használják más feldolgozási funkciókat, mint például a vágás, fúrás és lezárjuk.

Ebben a cikkben megnézzük, hogyan működik a lézeres hegesztés és milyen előnyöket tud nyújtani. Egyes iparágakban van egy jelentős a lézer vágó gépek, hegesztés, fúrás, és a szám elérheti 30.000 a következő 15 évben, mint a gyártás mérnökei jobban ismerik a lehetőségeit lézerek. A legtöbb lézeres gépek szentelt egyetlen ügylet vagy egy folyamat, amely magában nagy mennyiségű, hosszú távú termelési, a rugalmasság, a képesség, hogy változik a kimenő teljesítmény széles tartományban, ami ideálissá teszi a sok ipari műveletek.

Hegesztési egy olyan folyamat, hogy az anyagot felmelegítjük, hogy olvadt állapotban és a zsugorított őket össze. Lézerek generál fényenergiát, hogy bejuthat anyagok és hővé energia. Egy fénysugár a látható vagy az infravörös tartományban az elektromágneses spektrum, tudjuk átvinni ezt az energiát a forrástól az anyag használatával optikával, amely tud koncentrálni és közvetlen energia egy nagyon kicsi, pontos feltételeket. Mivel a lézer bocsát ki koherens sugárzás, a sugár energia minimális eltérések, és kiterjeszti a nagy távolságokra jelentős csökkenése nélkül sugárminőség vagy az energia.

Mit jelent mindez a termelés? A becsléséhez lézerek hegesztési munka, meg kell, hogy vizsgálja felül az egyes hagyományos megközelítések hatékonyságát, és hogyan kapcsolódik az energia átalakítás. Lézeres viszonylag hatástalan jelátalakító az elektromos energiát fényáram, a legjobb lézerek elérni csak 2-15 százaléka az energiaátalakítás, attól függően, hogy milyen típusú használt lézer. Azonban szinte minden fényáram belép a kis pont néhány ezred hüvelyk vagy kisebb.

Következésképpen, ha hőenergiát kis területen, nincs más hatékony módszerek, mint a lézerek. Ez a képesség, hogy szelektíven alkalmazzák az energia kínál néhány előnnyel az acéliparban és néhány hegesztés, hanem teremt néhány egyedi kihívásokat. Mivel a fűtési felületet lézersugárzás alapján generált hővezető képessége az anyag előállításához hegesztési penetráció általában csak kevesebb, mint 2 mm.

Melegítés hatására a lézer fókuszpont a magasabb forráspontú, és egy lyuk van kialakítva, a fém. Ez tele van egy ionizált gáz, és válik hatásos abszorber leválasztás körülbelül 95 százaléka az energia a lézersugárzást egy hengeres képernyőn, ismert, mint a kulcslyuk. A hőmérséklet ebben a kulcslyuk elérheti 25.000 ° C, ami ez egy nagyon hatékony hegesztési. Hő vezetéssel elsősorban lefelé a felületről, azt elvégzik sugárirányban kifelé a kulcslyuk alkotnak megolvadt régiók. Mivel a lézersugár mentén mozog a munkadarab, az olvadt fém kitölti a kulcslyuk és meg nem szilárdul hegesztéssel. Ez a technika lehetővé teszi, hogy a hegesztési varrat, amely több száz cm percenként, vagy több, attól függően, hogy a méret a lézer.

A folyamat a lézeres hegesztés

Általában két típusú lézerek, hogy a használt hegesztő: CO2 és Nd: YAG. Ebben a cikkben nem fogjuk ásni a tényleges elmélet lézerek, mert a valódi érdeke, hogy manipulálják a lézer fényáram hegesztéshez.

CO2 és Nd: YAG lézerek működnek az infravörös tartományban az elektromágneses spektrum láthatatlan az emberi szem számára. Nd: YAG nyújt a fő kimeneti fény a közeli infravörös hullámhosszon 1,06 mikron. Ezt a hullámhosszt jól felszívódik a vezetőképes anyagok, tipikus fényvisszaverő 20 és 30 százalék a legtöbb fém. IR-sugárzás lehetővé teszi a szabványos optika elérése fókuszált foltnak, méretben, legfeljebb 0,001 átmérőjű.

Másrészről, a távoli infravörös (10,6 m) hosszát CO2 lézer hullám van egy kezdeti reflektáló 80 százalékkal 90 százalékot a legtöbb fém és igényel speciális lencse fókuszálja nyalábot egy minimális helyszíni mérete 0,003-0,004 átmérőjű. Azonban, míg az Nd: YAG lézerek energia előállítására, akár 500 watt, CO2 rendszer könnyen kínálat 10.000 watt vagy annál több.

Ennek eredményeként ezek a különbségeket a két típusú lézerek gyakran használják a különböző alkalmazásokhoz. Nagy teljesítményű CO2 lézerek képes leküzdeni a magas reflexiós, amelyben a felszívódást közelít a nullához. A visszaverő képesség a fém csak akkor fontos, hogy kulcslyuk hegesztés. Miután az anyag felületén a fókuszpont megközelíti az olvadáspont, a reflexiós esik 5 mikroszekundum.

lézeres hegesztés Számítások

Ismerve a fókuszált folt mérete lehet számítani az energiasűrűség a munkafelületen.

A föld (TEM 00) fény:

Amikor végez lézeres hegesztés, optika, hogy összpontosítson a lézersugár a kívánt méretet, nem szükséges.

S = fókuszált pont átmérője

λ = lézer hullámhossza

F = fókusztávolságú lencse

D = átmérője a lézersugár

Kapcsolódó cikkek

előző ◈ a következő