Čo je laserové zváranie

Laserové zváranie

Obsah ukázať

Laserové zváranie je špičková technológia, ktorá mení spôsob spájania materiálov v rôznych odvetviach.

Jeho bezkonkurenčná presnosť, účinnosť, a všestrannosť sa stávajú základom v aplikáciách vyžadujúcich vysokokvalitné a odolné spoje.

Táto príručka preskúma všetko, čo potrebujete o laserovom zváraní, jeho typy, a ako to funguje.

Čo je laserové zváranie?

Laser welding is a high-precision process that uses a focused laser beam as a heat source to melt and fuse materials at their joint.

The technique is ideal for metals, zliatiny, a nejaké plasty, delivering clean, strong welds with minimal heat-affected zones (HAZ).

Laser Welding Sheet Metal
Laser Welding Sheet Metal

This technology is widely used in aerospace, automobilový, elektronika, a výroba zdravotníckych pomôcok, where accuracy and strength are paramount.

Laser welding can join thin or thick materials and even dissimilar metals, making it incredibly versatile.

Ako funguje laserové zváranie?

Základné princípy

  1. Laser Beam Generation:
    • Laser Source: The process starts with a laser source, which generates a high-intensity beam of light.
      Common laser sources include CO₂ lasers, Nd: YAG (Neodymium-doped Yttrium Aluminum Garnet) lasers, and fiber lasers.
    • Zaostrovanie lúča: The laser beam is directed and focused using mirrors and lenses.
      The focusing optics concentrate the beam to a very small spot, typicky v priemere niekoľko mikrometrov až milimetrov, vytvorenie vysokej hustoty výkonu.
  1. Vykurovanie materiálu:
    • Absorpcia: Keď zaostrený laserový lúč zasiahne materiál, energia sa absorbuje, čo spôsobuje rýchle zahriatie materiálu.
    • Topenie: Intenzívne teplo spôsobuje roztavenie materiálu v mieste kontaktu.
      Hĺbka a šírka roztavenej oblasti závisí od výkonu lasera a trvania expozície.
  1. Tvorba zvaru:
    • Združovanie: Ako sa materiál topí, tvorí roztavenú kaluž. Pohyb laserového lúča pozdĺž spojovacej línie spôsobuje, že roztavený materiál tečie a mieša sa.
    • Tuhnutie: Akonáhle sa laserový lúč vzdiali, roztavený bazén sa ochladí a stuhne, tvoriaci silný, súdržný zvar.

Kľúčové komponenty

  1. Laser Source:
    • CO₂ lasery: Ide o plynové lasery, ktoré využívajú plynný oxid uhličitý ako laserové médium. Sú vhodné na zváranie hrubých materiálov a môžu vytvárať vysokovýkonné lúče.
    • Nd: YAG lasery: Ide o pevnolátkové lasery, ktoré využívajú kryštál dopovaný neodýmom. Sú všestranné a dajú sa použiť na hrubé aj tenké materiály.
    • Vláknové lasery: Ide o najpokročilejší typ, použitím dopovaného kábla z optických vlákien ako média zosilnenia.
      Sú vysoko účinné, kompaktný, a môže poskytnúť veľmi vysokú hustotu výkonu.
  1. Optický systém:
    • Zrkadlá a šošovky: Tieto komponenty smerujú a sústreďujú laserový lúč na obrobok. Vysokokvalitná optika zaisťuje presnú kontrolu nad polohou a veľkosťou lúča.
    • Systém podávania lúča: V niektorých nastaveniach, laserový lúč je dodávaný cez optický kábel do vzdialenej hlavice, umožňuje flexibilné a presné polohovanie.
  1. Manipulácia s obrobkom:
    • Upevnenie: Obrobky musia byť bezpečne držané na mieste, aby sa zabezpečilo presné zarovnanie a konzistentná kvalita zvaru.
    • Ovládanie pohybu: CNC (Počítačové numerické riadenie) systémy sa často používajú na pohyb obrobku alebo laserovej hlavy po požadovanej dráhe.

Druhy laserového zvárania

Laserové zváranie je všestranný a presný spôsob spájania materiálov, a niekoľko typov techník laserového zvárania sa stará o rôzne aplikácie a materiály. Každý typ má svoje jedinečné výhody a výzvy. Tu je komplexný prehľad:

1. Nepretržitá vlna (CW) Laserové zváranie

Spracovanie: Pri laserovom zváraní kontinuálnou vlnou, laserový lúč je počas procesu zvárania nepretržite vyžarovaný. Tento konštantný prívod tepla ho robí vhodným na dlhšie, spojité zvary.

Žiadosti: CW laserové zváranie je široko používané v automobilovom a leteckom priemysle na zváranie hrubších materiálov a dosiahnutie hlbokého prieniku.

Výhody:

  • Vysoká penetrácia: CW lasery dokážu dosiahnuť hlboké a úzke zvary, vďaka čomu sú ideálne pre hrubé materiály.
  • Stabilný tepelný príkon: Nepretržitý lúč zabezpečuje konzistentné podmienky zvárania, čo vedie k rovnomerným a spoľahlivým zvarom.

Nevýhody:

  • Väčšia tepelne ovplyvnená zóna (HAZ): Nepretržitý prívod tepla môže viesť k väčšiemu HAZ, potenciálne ovplyvňujúce vlastnosti materiálu.
  • Vyššia spotreba energie: CW lasery vo všeobecnosti spotrebujú viac energie v porovnaní s pulznými lasermi.

Údaje:

  • Výkonový rozsah: Typicky sa pohybuje od 1 kW do 10 kW.
  • Hĺbka prieniku: Môže dosiahnuť hĺbky až 20 mm v oceli.
  • Rýchlosť zvárania: Až 10 metrov za minútu, v závislosti od hrúbky materiálu a výkonu.

2. Pulzné laserové zváranie

Spracovanie: Pulzné laserové zváranie zahŕňa v skratke vyžarovanie laserového lúča, vysokoenergetické impulzy. Každý impulz dodá výboj energie, umožňujúce presnú kontrolu nad prívodom tepla a minimalizáciu HAZ.

Žiadosti: Pulzné laserové zváranie je ideálne pre tenké materiály, jemné komponenty, and applications requiring minimal heat input, such as electronics and medical devices.

Výhody:

  • Precise Control: The pulsed nature allows for fine control over the weld size and shape.
  • Minimal HAZ: Reduces the risk of material distortion and warping, making it suitable for thin and sensitive materials.

Nevýhody:

  • Shallow Penetration: Limited to thinner materials and shallow welds.
  • Slower Process: May be slower than continuous wave welding for longer welds.

Údaje:

  • Pulse Duration: Typically ranges from microseconds to milliseconds.
  • Výkonový rozsah: From a few watts to several kilowatts.
  • Hĺbka prieniku: Až 1 mm v oceli.
  • Rýchlosť zvárania: Až 2 metrov za minútu, depending on material thickness and pulse frequency.

3. Hybridné laserové zváranie

Spracovanie: Hybrid laser welding combines the laser beam with another heat source, typically an arc welding process (like MIG or TIG).

The laser beam provides the primary heat source, while the arc stabilizes the weld pool and adds filler material if needed.

Laser Welding MIG

Žiadosti: Hybrid laser welding is used for welding thick materials and for applications requiring high deposition rates, such as in shipbuilding and heavy machinery.

Výhody:

  • Deep Penetration: Combines the deep penetration of the laser with the flexibility of arc welding.
  • High Deposition Rates: Faster welding speeds and higher material deposition rates, making it suitable for large-scale industrial applications.

Nevýhody:

  • Complex Setup: Requires more complex equipment and setup, increasing the initial investment.
  • Higher Cost: More expensive due to the need for multiple heat sources and specialized equipment.

Údaje:

  • Výkonový rozsah: Laser power typically ranges from 1 kW do 10 kW, with arc power ranging from 100 A to 500 A.
  • Hĺbka prieniku: Môže dosiahnuť hĺbky až 25 mm v oceli.
  • Rýchlosť zvárania: Až 15 metrov za minútu, v závislosti od hrúbky materiálu a výkonu.

4. Diaľkové laserové zváranie

Spracovanie: Diaľkové laserové zváranie využíva vysokorýchlostný skenovací systém na nasmerovanie laserového lúča na veľkú plochu.

Lúč sa vychyľuje pomocou zrkadiel alebo galvanometrických skenerov, umožňujúce rýchle a presné zváranie viacerých bodov alebo dráh.

Žiadosti: Diaľkové laserové zváranie sa používa vo veľkoobjemových výrobných prostrediach, ako v automobilovom priemysle na montáž karosérie v bielej farbe a v elektronickom priemysle na spájkovanie.

Výhody:

  • Vysoká rýchlosť: Extrémne vysoké rýchlosti zvárania, vhodné pre sériovú výrobu.
  • Flexibilita: Dokáže zvárať viacero bodov alebo dráh rýchlo a presne, vďaka čomu je ideálny pre zložité geometrie.

Nevýhody:

  • Obmedzená penetrácia: Vo všeobecnosti menej vhodné na zváranie s hlbokým prienikom.
  • Požiadavky na presnosť: Vyžaduje presné ovládanie a zarovnanie skenovacieho systému, čo môže byť náročné.

Údaje:

  • Rýchlosť skenovania: Až 100 metrov za sekundu.
  • Rýchlosť zvárania: Až 50 metrov za minútu, v závislosti od zložitosti dráhy zvaru.
  • Výkonový rozsah: Typicky sa pohybuje od 1 kW do 5 kW.

5. Zváranie vo vodnom režime

Spracovanie: Kondukčné zváranie zahŕňa zahrievanie povrchu materiálov, ktoré sa majú spojiť, spôsobí ich roztavenie a splynutie.

Teplo sa odvádza do materiálu, čo má za následok širší, plytší zvarový bazén.

Žiadosti: Kondukčný režim zvárania sa používa pre tenké materiály a aplikácie, kde je široký, plytký zvar je prijateľný, napríklad v elektronickom a klenotníckom priemysle.

Výhody:

  • Povrchové tavenie: Vhodné pre tenké materiály a jemné komponenty, minimalizovanie rizika poškodenia.
  • Minimálne skreslenie: Znižuje riziko deformácie a deformácie materiálu, zabezpečenie vysoko kvalitných zvarov.

Nevýhody:

  • Shallow Penetration: Obmedzené na plytké zvary a tenké materiály.
  • Nižšia pevnosť: Výsledné zvary môžu mať nižšiu pevnosť v porovnaní so zvarmi s hlbším prienikom.

Údaje:

  • Výkonový rozsah: Typicky sa pohybuje od 100 Do tohto 1 kW.
  • Hĺbka prieniku: Až 0.5 mm v oceli.
  • Rýchlosť zvárania: Až 2 metrov za minútu, v závislosti od hrúbky materiálu a výkonu.

6. Zváranie v režime kľúčovej dierky

Spracovanie: Zváranie v režime kľúčovej dierky zahŕňa zaostrenie laserového lúča na vytvorenie malého, hlboká diera (kľúčová dierka) v materiáli.

The keyhole acts as a channel for the laser energy to penetrate deeply, resulting in a narrow, deep weld.

Žiadosti: Keyhole mode welding is used for thick materials and applications requiring deep penetration, ako v automobilovom a leteckom priemysle.

Výhody:

  • Deep Penetration: Capable of achieving deep and narrow welds, making it ideal for thick materials.
  • Vysoká pevnosť: Produces strong, high-quality welds with minimal distortion.

Nevýhody:

  • Complex Setup: Requires precise control over the laser parameters to maintain the keyhole.
  • Materiálne obmedzenia: This may not be suitable for all materials, especially those with high reflectivity.

Údaje:

  • Výkonový rozsah: Typicky sa pohybuje od 1 kW do 10 kW.
  • Hĺbka prieniku: Môže dosiahnuť hĺbky až 20 mm v oceli.
  • Rýchlosť zvárania: Až 10 metrov za minútu, v závislosti od hrúbky materiálu a výkonu.

Súhrnná tabuľka typov laserového zvárania

Type of Laser Welding Process Description Žiadosti Výhody Nevýhody Výkonový rozsah Hĺbka prieniku Rýchlosť zvárania
Nepretržitá vlna (CW) Continuous laser beam emission Thick materials, hlboký prienik High penetration, steady heat input Larger HAZ, higher energy consumption 1 kW do 10 kW Až 20 mm Až 10 m/min
Pulsed Krátky, high-energy laser pulses Thin materials, jemné komponenty Presné ovládanie, minimal HAZ Shallow penetration, slower process Few watts to several kW Až 1 mm Až 2 m/min
Hybridný Combination of laser and arc welding Thick materials, vysoké miery depozície Hlboká penetrácia, vysoké miery depozície Komplexné nastavenie, vyššie náklady 1 kW do 10 kW (laser), 100 A to 500 A (oblúk) Až 25 mm Až 15 m/min
Diaľkové ovládanie Vysokorýchlostný systém skenovania Veľkoobjemová výroba, viac bodov Vysoká rýchlosť, flexibilita Obmedzená penetrácia, požiadavky na presnosť 1 kW do 5 kW Variabilné Až 50 m/min
Režim vedenia Povrchové zahrievanie a tavenie Thin materials, jemné komponenty Povrchové tavenie, minimálne skreslenie Shallow penetration, nižšia pevnosť 100 Do tohto 1 kW Až 0.5 mm Až 2 m/min
Režim kľúčovej dierky Vytvorenie hlbokej kľúčovej dierky Thick materials, hlboký prienik Hlboká penetrácia, vysoká sila Komplexné nastavenie, materiálne obmedzenia 1 kW do 10 kW Až 20 mm Až 10 m/min

Aké materiály možno spájať laserovým zváraním?

Laserové zváranie je všestranná technika schopná spájať širokú škálu materiálov. Jeho schopnosť poskytovať presné, vďaka vysokoenergetickým lúčom je vhodný na kovy, zliatiny, a niektoré nekovy.

Tu je prehľad materiálov bežne spájaných laserovým zváraním:

1. Kovy a zliatiny

Laserové zváranie je obzvlášť účinné pre kovy a zliatiny, ponúka vysokú presnosť a pevnosť pre rôzne aplikácie.

Oceľ

  • Nehrdzavejúca oceľ: Ideálne pre odvetvia ako je automobilový priemysel, letectvo, a lekárske, laserové zváranie poskytuje vynikajúcu odolnosť proti korózii a čisté zvary.
  • Uhlíková oceľ: Zvárateľný s minimálnymi tepelne ovplyvnenými zónami, treba však dávať pozor na reguláciu tepla, aby sa predišlo prasklinám.
  • Náradie: Vhodné pre aplikácie presného zvárania, najmä v nástrojárskom a lisovacom priemysle.

Hliník a hliníkových zliatin

  • Vysoká tepelná vodivosť hliníka to môže sťažiť, ale moderné lasery to zvládajú dobre, najmä pre zliatiny ako 6061, 5052, a 7075.

Titán a zliatiny titánu

  • Často sa používa v leteckom a lekárskom priemysle, titán sa dobre zvára vďaka nízkej tepelnej rozťažnosti a vysokej pevnosti.

Nikel a zliatiny niklu

  • Zliatiny na báze niklu ako Inconel sa široko používajú vo vysokoteplotnom a korozívnom prostredí, ako v elektrárňach a prúdových motoroch.

Meď a zliatiny medi

  • Vysoká odrazivosť a tepelná vodivosť medi vyžadujú vysokovýkonné lasery, ale je zvaritelny, najmä pre elektrické komponenty.

Ostatné kovy

  • Zliatiny horčíka: Ľahký a bežne používaný v automobilovom a leteckom priemysle.
  • Zinok a pozinkované kovy: Bežné v galvanizovanej oceli a iných aplikáciách odolných voči korózii.

2. Nepodobné materiály

Laserové zváranie môže spájať dva rôzne materiály, kompatibilita a tepelné vlastnosti sa však musia riadiť opatrne.

  • Oceľ na hliník: Možné pomocou špecializovaných techník na zvládnutie rozdielov v tepelnej rozťažnosti.
  • Zliatiny titánu až niklu: Používa sa v kozmonautike pre nízku hmotnosť, silné kĺby.
  • Meď na hliník: Nachádza sa v elektrických komponentoch, ako sú spoje batérií.

3. Plasty

Laserové zváranie môže tiež spájať určité termoplasty pomocou špecializovaných systémov.

  • Polykarbonát (Počítač): Bežné v elektronike a automobilových aplikáciách.
  • Akrylonitrilbutadiénstyrén (Absencia): Používa sa v spotrebnom tovare a spotrebičoch.
  • Nylon a polypropylén: Nachádza sa v priemyselných komponentoch a obaloch.

4. Potiahnuté a pokovované materiály

Materiály s nátermi (Napr., pozinkovaná oceľ, eloxovaný hliník) dá sa aj zvárať.

Je potrebné dbať na to, ako povlak interaguje s laserom, pretože to môže ovplyvniť kvalitu zvaru.

5. Drahé kovy

Laserové zváranie je ideálne na spájanie malých, jemné komponenty vyrobené z:

  • Zlato: Používa sa v šperkoch a elektronike.
  • Strieborná: Nachádza sa v elektrických a dekoratívnych aplikáciách.
  • Platina a paládium: Bežné v medicínskom a high-tech priemysle.

Rozdiely medzi laserovým zváraním a tradičným zváraním

Laserové zváranie a tradičné zváracie techniky sa líšia v niekoľkých aspektoch, vrátane zásad zvárania, rýchlosť zvárania, kvalita zvaru,

tepelne ovplyvnená zóna, prevádzková flexibilita, náklady na vybavenie, a prevádzkové náklady.

Zásady zvárania

  • Laserové zváranie: Ako zdroj tepla využíva laserový lúč s vysokou hustotou energie a realizuje spájanie materiálov bezkontaktnou metódou ohrevu.
    Laserový lúč môže byť presne zaostrený na malú oblasť, spôsobí, že sa materiál roztopí a okamžite vyparí a vytvorí zvar .
  • Tradičné zváranie: Napríklad, oblúkové zváranie a zváranie argónovým oblúkom zvyčajne používajú oblúk, odporové vykurovanie, alebo plynový plameň na zváranie,
    ktorý zahŕňa fyzický kontakt alebo vysokoenergetický prenos iónov, a zvarový spoj môže byť relatívne hrubý a šírka zvaru môže byť relatívne široká.
Tradičné zváranie
Tradičné zváranie

Rýchlosť zvárania

  • Laserové zváranie: Rýchlosť zvárania je vysoká, a veľké množstvo zváracích prác je možné dokončiť v krátkom čase, čo pomáha zvyšovať efektivitu výroby .
  • Tradičné zváranie: Rýchlosť zvárania je relatívne nízka, najmä v prípadoch, keď je potrebná jemná kontrola .

Kvalita zvaru

  • Laserové zváranie: Zvar je úzky, uniforma, a má dobrú kvalitu povrchu, a tepelne ovplyvnená zóna je malá,
    ktorý je vhodný pre oblasti s vysokými požiadavkami na kvalitu zvaru, ako je letecký a automobilový priemysel.
  • Tradičné zváranie: Môže produkovať relatívne veľkú tepelne ovplyvnenú zónu, zvyšuje riziko deformácie a poškodenia materiálu,
    a kvalita zvaru môže byť ovplyvnená viacerými faktormi, ako sú zručnosti operátora, stabilita zariadenia, a materiálové vlastnosti .

Prevádzková flexibilita

  • Laserové zváranie: Môže dosiahnuť bezkontaktné zváranie a môže dosiahnuť niektoré polohy, ktoré sú pre tradičné zváracie stroje ťažké dosiahnuť na zváranie.
    V rovnakom čase, môže tiež vykonávať automatizované zváranie, zlepšenie stupňa automatizácie výroby .
  • Tradičné zváranie: Niektoré metódy (ako je zváranie TIG) sú kontaktné a môžu mať problémy, ako je opotrebovanie nástroja a kontaminácia materiálu .

Náklady na vybavenie a prevádzkové náklady

  • Laserové zváranie: Náklady na vybavenie sú pomerne vysoké, a počiatočná investícia je veľká.
    Však, v prípade sériovej výroby a vysokých požiadaviek na kvalitu zvárania, jeho komplexné náklady môžu byť výhodnejšie.
  • Tradičné zváranie: Zariadenie je pomerne vyspelé, a náklady môžu byť nízke, ale jeho výkon a rozsah použitia môžu byť obmedzené.

Výhody laserového zvárania

Laserové zváranie je efektívna a presná technológia zvárania s viacerými výhodami a je vhodná na spájanie rôznych materiálov.

Nižšie sú uvedené niektoré z hlavných výhod laserového zvárania:

Vysoká hustota energie:

Laserové zváranie môže poskytnúť zaostrený lúč s vysokou hustotou energie,
čo umožňuje rýchly ohrev a tavenie materiálov, dosiahnutie hlboko penetračného zvárania a úzkych zvarových švov.

Presné ovládanie:

Laserové zváranie dokáže veľmi presne riadiť prívod tepla počas procesu zvárania, výsledkom je malá zóna ovplyvnená teplom (HAZ) a malá deformácia,
čo je dôležité najmä pre presné strojárstvo.

Vysokokvalitné zváranie:

Laserovým zváraním možno vytvárať vysokokvalitné zvary s dobrými mechanickými vlastnosťami a odolnosťou proti korózii. Štruktúra zvaru je hustá a má vysokú pevnosť.

Široká použiteľnosť:

Laserové zváranie sa vzťahuje nielen na rôzne kovové materiály, ale aj na spájanie určitých plastov a kompozitných materiálov, ako aj žiaruvzdorné materiály ako titán a kremeň.

Automatizácia a flexibilita:

Laserové zváracie systémy sa dajú ľahko integrovať do automatizovaných výrobných liniek a sú vhodné pre súčiastky so zložitými tvarmi a tie, ktoré sa ťažko ručne zvárajú,
čím sa zvýši efektívnosť výroby.

Diaľkové laserové zváranie s robotom
Diaľkové laserové zváranie s robotom

Bez znečistenia a bez materiálnych škôd:

Počas procesu laserového zvárania, nevznikajú žiadne škodlivé výpary alebo plyny,
ktorý je šetrný k operátorom a životnému prostrediu. V rovnakom čase, poškodenie samotných materiálov je malé.

Rýchle chladenie a optimalizácia mikroštruktúry:

Rýchle ochladenie pri laserovom zváraní pomáha vytvárať jemnozrnnú štruktúru, zlepšenie výkonu zváraného spoja.

Schopnosť zvárať rôzne materiály:

Laserové zváranie môže spájať rôzne druhy materiálov, vrátane kovov s vysokou teplotou topenia a vysokou tepelnou vodivosťou,
čo môže byť ťažké dosiahnuť pri tradičnom zváraní.

Bezkontaktné spracovanie:

Laserové zváranie nevyžaduje kontakt s obrobkom,
predchádzanie problémom s opotrebovaním a výmenou nástrojov a súčasne zníženie mechanického namáhania počas spracovania.

Jednoduchá integrácia a ovládanie:

Laserové zváracie systémy môžu byť integrované s inými výrobnými procesmi (ako je numericky riadené obrábanie, a robotika),
a je ľahké dosiahnuť jemné dráhy zvárania a nastavenie parametrov pomocou počítačového riadenia.

Nevýhody laserového zvárania

Napriek mnohým výhodám jeho technológie, má to aj nejaké nevýhody, hlavne nasledovne:

  • Problém s nákladmi: Náklady na laserové zváracie systémy sú pomerne vysoké, vrátane laserov, optické komponenty, a riadiacich systémov. To znamená veľkú počiatočnú investíciu.
  • Technické požiadavky: Obsluha laserového zváracieho zariadenia si vyžaduje odborné školenie a technické znalosti, a od operátorov sa vyžadujú pomerne vysoké zručnosti.
  • Prispôsobivosť materiálom: Aj keď je vhodný pre rôzne materiály, pre materiály s vysokou odrazivosťou (ako hliník, meď, a ich zliatiny),
    miera absorpcie lasera je nízka, čo môže ovplyvniť kvalitu zvárania.
  • Údržba zariadení: Laserové zváracie zariadenia vyžadujú pravidelnú údržbu a kalibráciu, čo zvýši dlhodobé prevádzkové náklady.
  • Citlivosť na životné prostredie: Proces má vysoké požiadavky na podmienky prostredia. Napríklad, prach a vlhkosť môžu ovplyvniť kvalitu zvárania.
  • Obmedzenia kvality zvárania: V niektorých prípadoch, ako je zváranie hrubých plechov alebo špecifických heterogénnych materiálov,
    môžu sa vyskytnúť problémy s kvalitou zvárania, ako sú praskliny, póry, a iné závady.
  • Rýchlosť a efektivita zvárania: Aj keď rýchlosť laserového zvárania je rýchla, pre špecifické aplikácie, ako je hromadná výroba alebo zváranie špeciálnych materiálov,
    môže byť ešte potrebné optimalizovať, aby spĺňal požiadavky na efektivitu výroby.
  • Objem a hmotnosť zariadenia: Vysokovýkonné laserové zváracie zariadenie môže byť objemné a ťažké, čo môže obmedzovať jeho uplatnenie v niektorých pracovných prostrediach s obmedzeným priestorom.

Faktory ovplyvňujúce laserové zváranie

Laserové zváranie je vysoko efektívna a presná technológia zvárania, a kvalitu jeho zvárania ovplyvňuje množstvo faktorov. Hlavné faktory sú nasledovné:

Výkon lasera

Pri laserovom zváraní, existuje prah energetickej hustoty. Ak je výkon pod touto hodnotou, hĺbka prieniku zvárania bude relatívne malá.

Akonáhle výkon dosiahne alebo prekročí túto hodnotu, hĺbka prieniku sa podstatne zvýši. Výkon lasera tiež riadi rýchlosť zvárania a hĺbku prieniku.

Ohniskový bod lúča

Veľkosť ohniska lúča určuje hustotu výkonu. Meranie veľkosti ohniska pre vysokovýkonné laserové zváranie je náročná úloha.

V praxi, skutočná veľkosť spotu je často väčšia ako teoreticky vypočítaná hodnota.

Miera absorpcie materiálu

Rýchlosť absorpcie materiálov laserom závisí od faktorov, ako je odpor a stav povrchu materiálov.

To ovplyvňuje, koľko laserovej energie môže materiál absorbovať, a tým ovplyvňuje efekt zvárania.

Rýchlosť zvárania

Rýchlosť zvárania má významný vplyv na hĺbku prieniku zvárania. Zvýšenie rýchlosti zvárania povedie k menšej hĺbke prieniku.

Však, ak je rýchlosť príliš nízka, spôsobí nadmerné roztavenie materiálu a môže dokonca prepáliť obrobok.

Existuje vhodný rozsah rýchlostí zvárania na dosiahnutie najlepšej hĺbky prieniku.

Ochranný plyn

Na ochranu roztaveného kúpeľa počas laserového zvárania sa zvyčajne používajú inertné plyny. Rôzne ochranné plyny majú rôzny vplyv na kvalitu zvárania.

Napríklad, hélium, ktorý nie je ľahko ionizovaný, je najúčinnejší ochranný plyn pri laserovom zváraní, ale je to relatívne drahé.

Argón má vyššiu hustotu a môže poskytnúť dobrú ochranu, ale môže zablokovať časť lasera.

Dusík je lacný ochranný plyn, ale nie je vhodný na zváranie niektorých druhov nehrdzavejúcej ocele.

Ohnisková poloha (Množstvo rozostrenia)

Ohnisková poloha má dôležitý vplyv na tvar zvaru a hĺbku prieniku.

Keď je hodnota rozostrenia kladná, to jest, ohnisko je nad povrchom obrobku, je prospešný na získanie hladkého povrchu zvaru.

Keď je hodnota rozostrenia záporná, čo znamená, že ohnisko je vo vnútri obrobku, môže zvýšiť hĺbku prieniku.

Podmienky prostredia

Proces laserového zvárania má vysoké požiadavky na podmienky prostredia. Napríklad, prach a vlhkosť môžu ovplyvniť kvalitu zvárania.

Jednotnosť materiálov

Rovnomernosť materiálov priamo ovplyvňuje efektívne využitie materiálov a kvalitu zvárania.

Nerovnomerné rozloženie zliatinových prvkov alebo prítomnosť nečistôt v materiáli ovplyvní konzistenciu zvaru.

Zváracie zariadenia a prípravky

Kvalita a stav údržby zváracieho zariadenia, ako aj presnosť prípravkov, všetko ovplyvňuje kvalitu zvárania.

Pre zlepšenie kvality zvárania je rozhodujúce zabezpečenie presnosti obrábania a presnosti montáže zváraného obrobku.

Zručnosti operátora

Zručnosti a skúsenosti operátorov sú tiež dôležitými faktormi ovplyvňujúcimi kvalitu laserového zvárania. Profesionálne školenie a technické znalosti sú nevyhnutné pre dosiahnutie vysokej kvality zvárania.

Bežné aplikácie laserového zvárania

Technológia laserového zvárania je široko používaná pri výrobe kovových materiálov vďaka svojej vysokej presnosti, vysoká účinnosť, malá tepelne ovplyvnená zóna, a dobrej kvality.

Nasledujú niektoré bežné oblasti použitia pri výrobe kovových materiálov:

Výroba automobilov:

Laserové zváranie sa používa na zváranie konštrukcií karosérie, komponenty motora, podvozok, tam.
vo výrobe automobilov, ako je spojenie striech automobilov, bočné panely, predné a zadné kryty, štyri dvere, a podlahové panvice.

Konštrukcia telesa na zváranie laserom
Konštrukcia telesa na zváranie laserom

Letectvo:

V oblasti letectva, laserové zváranie sa používa na zváranie zložitých konštrukčných častí, ako sú trupy lietadiel, krídla, a chvostové plutvy na zlepšenie pevnosti a odolnosti lietadla.

Elektronika a elektrické spotrebiče:

Laserové zváranie sa používa na spájanie a fixáciu dosiek plošných spojov, elektronické komponenty, malé časti, atď.,
dosiahnutie miniaturizovaných, s vysokou hustotou, a vysoko spoľahlivé spojenia.

Zdravotníctvo:

Pri výrobe zdravotníckych pomôcok, laserové zváranie sa používa na výrobu a opravu chirurgických nástrojov, zubné prístroje, implantáty, atď.,
poskytovanie rýchlo, presné, a spoľahlivé spojovacie efekty.

Petrochemický priemysel:

Laserové zváranie sa používa na výrobu a údržbu potrubí, skladovacie nádrže,
a tlakové nádoby v petrochemickej oblasti na zlepšenie tesnenia a odolnosti zariadení proti korózii.

Výroba foriem:

Technológia laserového zvárania sa môže použiť na opravu foriem a výrobu vysoko presných strojov, zlepšenie efektívnosti výroby a kvality produktov.

Presné zváranie:

Laserové zváranie je vhodné pre presné strojárstvo, ako sú okuliarové rámy, šperky, atď., a môže dosiahnuť jemné zváracie operácie.

Zváranie medi a zliatin medi:

S rozvojom priemyslu nových energetických vozidiel a elektronických výrobkov,
dopyt po technológii laserového zvárania medi a zliatin medi pri spájaní motorov, senzory, zariadenia na výrobu a prenos energie, dosky plošných spojov, tam. sa každým dňom zvyšuje.

Poskytuje riešenia s vysokou rýchlosťou, malá deformácia, a vysokou presnosťou.

Zváranie hliníkových zliatin:

Laserové zváranie ukazuje výhody dobrej kvality, vysoká rýchlosť, a jednoduchá automatizácia pri zváraní hliníkových zliatin,
a je široko používaný v puzdrách batérií elektrických vozidiel, časti štruktúry tela, tam. v automobilovom priemysle.

Záver

Laserové zváranie je výkonná a presná technológia, ktorá ponúka množstvo výhod oproti tradičným metódam zvárania.

Pochopením príslušných princípov a komponentov, výrobcovia môžu využiť túto technológiu na zlepšenie kvality produktov, znížiť čas výroby, a zvýšiť celkovú efektivitu.

Ak máte nejaké konkrétnejšie otázky alebo potreby, kľudne Kontaktujte nás!

Prejdite na top