Hitsausteollisuudessa laserhitsausta pidetään vahvana ja kehittyneenä liitosmenetelmänä. Se käyttää erittäin keskittyneitä valonsäteitä, joita kutsutaan lasereiksi. Materiaalin kohdepinnalla lasersäde luo voimakasta lämpöä kosketuskohtaan ja saa materiaalin sulamaan ja muodostamaan vahvan sidoksen sen jäähtyessään ja jähmettyessään.
Laserhitsauksella on sekä hyvät että huonot puolensa. Verrattaessa muita hitsausprosesseja, kuten MIG tai TIG, laserhitsaus on vahvempaa. Tänään aiomme oppia laserhitsauksesta, sen vahvuuksista ja rajoituksista, käytettävyydestä ja niin edelleen. Vertaamme myös laserhitsausta useisiin hitsausmenetelmiin tässä artikkelissa.
Sukellaan siis laserhitsauksen maailmaan.
Mikä on laserhitsaus?
Laserhitsaus on hitsausmenetelmä, jossa metallipinnan sulattamiseen käytetään korkean lämmön fokusoituja lasersäteitä. Sulaneet osat yhdistyvät ja jähmettyvät jäähtymisen jälkeen. Kuten kaikki muutkin laserkoneet, laserhitsauskoneet käyttää myös tiettyjä laserelementtejä, mukaan lukien solid-state laserit, kaasulaserit (CO2 laserit) ja diodilaserit.
Laadukas hitsaus minimaalisella vääristymällä ja kuumennetulla alueella tekee siitä hyvän valinnan monenlaisiin hitsausprojekteihin.
On olemassa muitakin hitsausprosesseja, kuten kaasumetallikaarihitsaus (GMAW/MIG), kaasuvolframikaarihitsaus (GTAW/TIG), suojattu metallikaarihitsaus (Stick), täytekaarihitsaus, upokaarihitsaus, vastuspistehitsaus ja elektronisuihkuhitsaus.
Erityisesti laserhitsaus on käytännöllisin ja monipuolisin kaikista.
Miten tämä toimii?
Laserhitsauksessa käytetään korkeakeskeisiä fokusoituja lasersäteitä metallipinnan lämmittämiseen sulamaan. Osien liittämisen jälkeen ne jätetään jäähtymään, kunnes ne kovettuvat.
Käyttäjätiedot annetaan alla vaihe vaiheelta.
1. Säteen generointi: Hitsausprosessi alkaa tehokkaan lasersäteen generoimalla. Erityyppiset laserit, kuten solid-state laserit, kaasulaserit (esim. CO2 lasereita) tai diodilasereita voidaan käyttää sovellusvaatimuksista riippuen.
2. Säteen tarkennus: Sitten lasersäde suunnataan tarkennettuun pisteeseen peilien ja linssien avulla. Materiaalien tehokas kuumennus ja sulaminen riippuu suuresti tarkennuspisteen tarkkuudesta ja lämpötilasta.
3. Materiaalin valmistelu: Ennen hitsausprosessin aloittamista materiaalin valmistelu on välttämätöntä. Tämä sisältää puhdistuksen, kiinnityksen ja pintakäsittelyn.
4. Hitsausprosessi: Kohdista lasersäteet materiaalin valmistettuun pintaan. Pinnan suunnattu piste sulaa laserin keskittyneen lämmön mukana.
5. Hitsauksen muodostus: Sulat materiaalit sulautuvat ja muodostavat kiinteän liitoksen. Lisäsuodattimia voidaan käyttää lisäämään liitoksen lujuutta ja täyttämään aukkoja.
6. Jäähdytys ja jähmettyminen: Kun hitsaus on valmis, sulat materiaalit jäähtyvät ja jähmettyvät nopeasti muodostaen kiinteän sidoksen liitettyjen pintojen välille. Vääristymien minimoimiseksi asianmukainen jäähdytyksen ohjaus on erittäin tärkeää.
7. Hitsauksen jälkeinen tarkastus: Tarkista hitsauksen laatu ja eheys. Muita viimeistelyprosesseja, kuten hionta, kiillotus tai pinnoitus, saatetaan tarvita hitsauksen viimeistelystä riippuen.
Onko laserhitsaus vahvaa?
Kyllä, laserhitsausta pidetään vahvana ja luotettavana hitsaustekniikana. Syyt siihen, miksi laserhitsaus on vahva hitsausprosessi, esitetään alla.
• Tarkkuus ja hallinta
Hitsausparametrien, kuten tehon, nopeuden ja tarkennuksen, tarkka hallinta mahdollistaa yhdenmukaisten hitsaus- ja materiaaliominaisuuksien säilyttämisen. Tämä johtaa vahvoihin hitsausliitoksiin.
• Minimaalinen lämpövaikutusalue (HAZ)
Keskitetyt säteet johtavat minimilämmölle. Tämä vähentää lämpövääristymiä, jäännösjännitystä ja materiaalin heikkenemistä. Tästä johtuen hitsausliitoksen mekaaniset ominaisuudet ovat usein parempia kuin muilla hitsausmenetelmillä saavutetaan
• Syvä tunkeutuminen
Laserhitsauksella voidaan saavuttaa syvä tunkeutuminen korkealla kuvasuhteella. Paksujen materiaalien hitsauksesta tulee sitä varten helpompaa. Se parantaa liitoksen rakenteellista eheyttä.
• Suuri energiatiheys
Korkea energiatiheys varmistaa materiaalien tehokkaan sulamisen ja sulautumisen. Tämä johtaa vahvaan metallurgiseen sidokseen. Tämä korkea energiatiheys mahdollistaa myös teräksen ja ei-rautametalliseosten hitsauksen.
• Kontaktiton prosessi
Laserhitsaus minimoi hitsattujen materiaalien fyysisen muodonmuutoksen ja kontaminoitumisen, koska se on kosketukseton hitsausmenetelmä.
Hyvät ja huonot puolet
Laserhitsaus on monipuolinen ja hyödyllinen prosessi monenlaisiin hitsaustöihin. Joskus se ei kuitenkaan tarjoa tarvittavaa tehoa muihin hitsausmenetelmiin verrattuna. Katsotaanpa laserhitsauksen vahvuuksia ja puutteita vierekkäin.
| Plussat | MIINUKSET |
|---|---|
| Mahdollistaa erittäin tarkan ja kontrolloidun hitsauksen, ihanteellinen monimutkaisille ja herkille osille | Laserhitsauslaitteiden alkuinvestointi on suhteellisen korkea verrattuna perinteisiin hitsausmenetelmiin |
| Voi hitsata monenlaisia materiaaleja, mukaan lukien metallit, muovit ja erilaiset materiaalit | Ei ehkä sovellu erittäin paksuille materiaaleille tai materiaaleille, joissa on erittäin heijastavia pintoja, jotka voivat heijastaa tai hajottaa lasersäteen |
| Vähentää lämpövääristymiä ja materiaalivaurioita säilyttäen ympäröivän materiaalin mekaaniset ominaisuudet | Lasersäteen näköyhteys rajoittaa sen käyttöä hitsausliitoksissa, joihin ei ole helppo päästä käsiksi tai joiden geometria on monimutkainen |
| Pystyy nopeaan hitsaukseen, mikä lisää tuottavuutta ja lyhentää valmistusaikaa | |
| Saavuttaa vahvoja hitsejä paksuissa materiaaleissa korkeilla sivusuhteilla, usein yhdellä kertaa | |
| Helppo integroida automatisoituihin valmistusjärjestelmiin, mikä parantaa tehokkuutta ja johdonmukaisuutta |
Kuinka voittaa laserhitsauksen rajoitukset!
Laserhitsaus voi olla loistava mahdollisuus, jos sitä käytetään oikein. Kyllä, siihen liittyy tiettyjä rajoituksia, mutta voit voittaa useimmat niistä. Joten miten se tehdään?
Korkeat laitekustannukset
• Suorita perusteellinen kustannus-hyötyanalyysi. Harkitse tuottavuuden kasvusta saatavia pitkän aikavälin säästöjä.
• Tutustu rahoitus- tai leasingvaihtoehtoihin.
• Aloita pienimmällä koneinvestoinnilla. Lisää investointeja asteittain.
Materiaalirajoitukset
• Käytä pinnoitteita tai pintakäsittelyjä heijastaviin materiaaleihin. Tämä parantaa laserin absorptiota ja vähentää heijastusongelmia.
• Optimoi laserparametrit sopimaan paremmin materiaalin ominaisuuksiin ja paksuuteen.
• Yhdistä laserhitsaus muihin hitsausmenetelmiin (kuten MIG tai TIG).
Rajoitettu yhteinen saavutettavuus
• Robottikäsivarsien ja automatisoitujen järjestelmien käyttö mahdollistaa pääsyn vaikeapääsyisiin niveliin.
• Suunnittele mukautettuja kalusteita ja jigejä.
• Käytä moniakselisia laserhitsausjärjestelmiä
Lisäksi olemassa olevien tuotteiden asteittainen käyttöönotto, yhteensopivuusarviointi ja pilottiprojektien käynnistäminen voivat parantaa koneen tehokkuutta ja vähentää rajoituksia tuntuvasti.
Laserhitsaus VS MIG
| Ominaisuudet | Laserhitsaus | MIG |
|---|---|---|
| Lämmön lähde | Laser-säde | Sähkökaari |
| Tarkkuus | Erittäin korkea | Kohtalainen |
| Lämmön vaikutusalue | Vähimmäismäärä | Suuremmat |
| Hitsausnopeus | Korkea | Kohtalainen tai matala |
| Tunkeutuminen | Syvä, usein yksikertainen | Hyvä, saattaa vaatia useita passeja |
| Materiaalien yhteensopivuus | Laaja valikoima, mukaan lukien vaikeasti hitsattavat | Laaja valikoima tavallisia metalleja |
| Roiskeita | Minimaalista ei mitään | Luo roiskeita |
| Varustuskustannukset | Korkea | Laske |
| Taitovaatimus | Vaatii korkeaa, erikoistunutta koulutusta | Kohtalainen, helpompi oppia |
| Yhteinen saavutettavuus | Vaatii näkökentän | joustavampi |
| Automaatio | Helposti automatisoitu | Vähemmän helposti automatisoitu |
| Turvallisuus | Suuritehoisten lasereiden aiheuttamat merkittävät vaarat | Vaatii varotoimia, mutta on yleensä turvallisempaa |
Laserhitsaus VS TIG
| näkökohdat | Laserhitsaus | TIG-hitsaus |
|---|---|---|
| Tarkkuus ja hallinta | Erittäin korkea tarkkuus, ihanteellinen monimutkaisiin ja automatisoituihin prosesseihin | Suuri tarkkuus manuaalisella ohjauksella, ihanteellinen yksityiskohtaisiin ja korkealaatuisiin hitseihin |
| Lämpöalue (HAZ) | Minimaalinen HAZ, vähentää lämpövääristymiä ja säilyttää materiaalin ominaisuudet | Minimoi vaaratilanteen, mutta ei niin paljon kuin laserhitsaus |
| Nopeus | Nopea hitsaus lisää tuottavuutta | Hitaammat hitsausnopeudet heikentävät tuottavuutta |
| Monipuolisuus | Soveltuu monenlaisille materiaaleille, mukaan lukien metallit, muovit ja erilaiset materiaalit | Erinomainen erilaisille metalleille, erityisesti ei-rautametallille, mutta vähemmän monikäyttöinen muovien kanssa |
| Taitovaatimus | Edellyttää erikoiskoulutusta ja asiantuntemusta | Parhaan tuloksen saavuttaminen edellyttää huomattavaa taitoa ja kokemusta |
| Hinta | Korkeat laitteiston alkukustannukset | Kohtuulliset laitekustannukset, korkeammat kuin jotkut muut menetelmät |
| Hakemus | Ihanteellinen erittäin tarkkoihin, automatisoituihin ja suuren volyymin tuotantosovelluksiin | Paras korkealaatuisiin hitseihin ja manuaaliseen ohjaukseen, kuten ilmailu-, auto- ja taiteellisiin metallitöihin |
