Keresés
Zárja be ezt a keresőmezőt.

Mi az a lézeres hegesztés?

Mi az a lézeres hegesztés

Mi az a lézeres hegesztés?

A lézeres hegesztés olyan eljárás, amely nagy pontosságú lézersugarat használ a fémek vagy hőre lágyuló műanyagok összekapcsolására és hegesztési varrat létrehozására. Mint ilyen koncentrált hőforrás, a lézerhegesztés vékony anyagokat képes nagy hegesztési sebességgel hegeszteni. Vastagabb anyagoknál viszont keskeny és mély hegesztések készíthetők a négyzetes élű részek között.
Tartalomjegyzék
Lézeres hegesztőgép

Mi az a lézeres hegesztés?

A lézeres hegesztés vagy lézersugaras hegesztés (LBW) egy olyan eljárás, amely koncentrált hőforrást használ lézer formájában, hogy megolvasztja azokat az anyagokat, amelyek lehűlésük során megolvadnak. A lézeres hegesztés sokoldalú eljárás, mivel vékony anyagokat gyorsan képes hegeszteni, miközben vastagabb anyagokon keskeny és mély varratokat hoz létre.
A lézeres hegesztés nagy pontosságú lézersugarat használ a fémek és hőre lágyuló műanyagok olvasztására, így a folyamat pontossága és precizitása alacsony hőtorzulást eredményez, így ideális érzékeny anyagok hegesztésére. Ez a folyamat általában automatizált, ami nagy forrasztási sebességet tesz lehetővé.
Míg a lézeres hegesztőgépek többe kerülnek, mint a hagyományos hegesztési eljárások, az üzemeltetési költségek alacsonyabbak, mivel a lézeres hegesztéshez nincs szükség szükségszerűen további töltőanyagra és utófeldolgozásra. Ráadásul a nagyobb hegesztési sebesség több alkatrész előállítását teszi lehetővé óránként. A lézeres hegesztési technológia jelentősen eltér a hagyományos ívhegesztési eljárásoktól, mint például a TIG, MIG és SMAW. A modern hegesztési alkalmazások fejlett optikával rendelkező programozható robotokat használnak a munkadarab egy részének pontos meghatározására.
Lézeres hegesztőgép

A lézeres hegesztés típusai

A lézeres hegesztés két különböző üzemmódban működik: hővezető hegesztés és mélylyuk hegesztés. Mindegyikük egyedi működési elvekkel rendelkezik, amelyek az adott alkalmazásokhoz illeszkednek, és az a mód, amelyben a lézersugár kölcsönhatásba lép a hegesztendő anyaggal, attól függ, hogy a sugár milyen teljesítménysűrűséggel éri a munkadarabot.

Hővezető hegesztés

Ennél a módszernél fókuszált lézersugarat használnak a hordozó felületének megolvasztására. Ezt az eljárást általában kis teljesítményű, 500 W alatti lézerrel végzik, és főként olyan hegesztések előállítására használják, amelyek nem igényelnek nagy hegesztési szilárdságot. Amikor a hézag lehűl és megszilárdul, precíz és sima varrat keletkezik. A hőátadási módszerekkel készített hegesztések általában nem igényelnek további kikészítést, és használatra készek.
A hővezetéses hegesztési eljárásoknál az energia csak hővezetéssel jut be a hegesztési zónába, ami korlátozza a hegesztési mélységet, így az eljárás ideális vékony anyagok összekapcsolására. Ezt a fajta hegesztést gyakran használják látható hegesztéseknél, ahol az esztétika kívánatos.
A hővezető hegesztésnek két alkategóriája van:
  • Közvetlen fűtés – A lézersugarat közvetlenül fémfelületre lehet alkalmazni.
  • Energiaátvitel – A varrásra nedvszívó tintát visznek fel, hogy elnyeljék a lézersugár által kifejtett energiát.

Mélylyukhegesztés

Ha a folyamatot mélylyukú hegesztési módban futtatjuk, akkor egyenletes szerkezetű, mély, keskeny varratokat kapunk. A folyamat során a lézersugár úgy melegíti fel a fémet, hogy az elpárolog az érintkezési felületről és mélyen behatol a fémbe. Ez nemcsak megolvasztja a fémet, hanem elpárologtatja is, és egy keskeny, gőzzel teli üreget hoz létre, amelyet kulcslyuk üregnek vagy gőzkapillárisnak neveznek. Ahogy a lézersugár áthalad a munkadarabon, megtelik olvadt fémmel. A kulcslyukhegesztés nagy sebességű eljárás, ezért a hőhatászóna deformációja és kialakulása minimálisra csökken.
Lézeres hegesztőgép

Lézeres hegesztési folyamat

A lézeres hegesztés nagy teljesítményű sűrűségű lézerrel működik, amely hőt ad két fémfelület közötti csatlakozásra. Az anyag megolvad a varratoknál, és lehetővé teszi a fémek közötti fúziót, ahogy megszilárdul.
A lézeres hegesztést jellemzően hegesztőrobotok végzik, amelyek nagy sebességgel és precízen, rugalmas optikai szálak vezetésével nagy mennyiségű energiát képesek alkalmazni. Ez azt eredményezi, hogy elegendő mennyiségű fém megolvad a kötésben ahhoz, hogy keskeny varrat jöjjön létre minimális torzítással. A kézi lézerhegesztőgépek nagyszerű alternatívát jelentenek a terjedelmes ipari gépekkel szemben, de a lézerhegesztők biztonsága megkérdőjelezhető, és speciális védőfelszerelés viselését igényli.
A hegesztési folyamat elvégezhető légköri körülmények között is, de reaktívabb anyagoknál inertgázos pajzs használata javasolt a szennyeződés veszélyének kiküszöbölésére. Az elektronsugaras hegesztéshez hasonlóan a lézeres hegesztés is végezhető vákuumban, de gazdaságilag nem tartották életképesnek. Ezért a lézerhegesztőket gázfúvókákkal látják el, amelyek inert gázt szállítanak a hegesztési területre.
Számos lézerhegesztési alkalmazás nem igényel további töltőanyagot. Néhány kihívást jelentő anyaghoz és alkalmazáshoz azonban töltőanyagokra van szükség a megfelelő hegesztések előállításához. A töltőanyag hozzáadása javítja a hegesztési profilt, csökkenti a megszilárdulási repedéseket, jobb mechanikai tulajdonságokat kölcsönöz a varratnak, és pontosabb illesztést tesz lehetővé. A töltőanyag lehet por alakú vagy töltőhuzal. Mivel azonban a por általában drágább a legtöbb anyag esetében, gyakrabban használják a drótanyagot. A lézeres hegesztésnél használt négy leggyakoribb kötéstípus a tompahegesztés, az élperemes varratok, a töltőlapos varratok és a laphegesztési varratok.
A lézeres hegesztés számos fémanyagon elvégezhető, beleértve a lágyacélt, rozsdamentes acélt, alumíniumot, titánt stb. A magas széntartalmú acélok lézeres hegesztése általában nem javasolt a gyors hűlési sebesség és a repedésre való hajlam miatt.
Lézeres hegesztőgép

Lézer típus

Lézeres hegesztőgépek A hegesztési eljárásokhoz elsősorban 3 típusra oszthatók: gázlézer (CO2), szilárdtestlézer és szálas lézer.

Gázlézer (CO2)

A CO2 lézerforrás egy kevert gáz, amelyben a CO2 a fő komponens, emellett nitrogén és hélium is van. Ezek a lézerek folyamatos vagy impulzus üzemmódban, alacsony áramerősséggel és nagy feszültséggel üzemeltethetők a gázmolekulák gerjesztésére. A CO2 lézereket olyan speciális esetekben is használják, mint például a kétsugaras lézerhegesztés, ahol két sugarat állítanak elő és helyeznek el sorba vagy egymás mellé.

Szilárdtest lézer

A szilárdtestlézerek diódával pumpált szilárdtest- (DPSS) technológiát használnak ásványok, például rubin, üveg vagy ittrium, alumínium és gránát (YAG) vagy ittrium-vanadát kristályok (YVO4) lézerdiódákon keresztül történő pumpálására lézerfény előállítására. Ezek a lézerek folyamatos hullám vagy impulzussugár üzemmódban működnek. Az impulzus üzemmód a ponthegesztéshez hasonló, de teljes behatolású kötést hoz létre. A modern szálas lézerekhez képest ennek a lézertípusnak számos hátránya van, de nem tagadhatjuk, hogy a szilárdtestlézerek továbbra is kiváló sugárstabilitással és minőséggel, valamint nagy hatásfokkal rendelkeznek.
A félvezető alapú lézerek is szilárd halmazállapotúak, de általában más osztályba tartoznak, mint a szilárdtestlézerek. Ezek a lézerek csak olcsóbb kisebb projektekhez jók. Néha azonban nehezen hozzáférhető helyeken történő hegesztéskor használják őket, mivel a berendezés kompaktabb. A sugár minősége jóval gyengébb, mint más típusú lézereknél, ezért ipari környezetben nem jellemző.

Fiber lézer

A szálas lézerek a szilárdtestlézerek új osztályát jelentik, amelyek nagyobb lézerteljesítményt, jobb minőséget és biztonságosabb működést kínálnak. A szálas lézerben a lézersugár akkor keletkezik, amikor a szál elnyeli a szivattyú lézerdiódájából származó nyers fényt. Az átmenet elérése érdekében a szálat ritkaföldfém elemekkel adalékolják. Különböző adalékelemek használatával lehetőség nyílik széles hullámhossz-tartományú lézersugarak előállítására, ami ideálissá teszi a szálas lézereket számos alkalmazáshoz, beleértve a lézeres hegesztést és lézervágást is. Érdemes azonban megjegyezni, hogy a szabványos lézeres vágófejek nem használhatók hegesztésre, és a lézeres hegesztőfejek nem tudnak megfelelni a legtöbb ipari alkalmazás vágási sebességének és minőségi követelményeinek.
Lézeres hegesztőgép

Mik a lézeres hegesztés használatának biztonsági irányelvei?

Bár a kézi lézerhegesztő könnyen használható, és beépített biztonsági funkciókkal rendelkezik, fontos megjegyezni, hogy ez egy erős ipari berendezés. Ha lézeres hegesztőgépen dolgozik, ne feledje, hogy a lézersugár veszélyes lehet a testre és a szemre. A lézeres hegesztősugarak láthatatlan fényt adnak, így a biztonság érdekében nem hagyatkozhat vizuális jelzésekre.
Bár a lézeres hegesztőgépek IV. osztályú lézerek, és a biztonsági funkciók be vannak építve a rendszerbe, a lézeres biztonsági program kialakításakor a hagyományos hegesztési biztonsági követelményeket is be kell tartani. Íme néhány általános szabály, amelyet be kell tartani:
  • Viseljen nem gyúlékony ruhát, hosszú ujjút vagy hegesztőruhát. A lézerrel vezérelt területen bárkinek egyéni védőfelszerelést kell viselnie, beleértve a lézertípusnak megfelelő lézeres védőszemüveget és a hagyományos hegesztősisakot.
  • Kérjük, kövesse a biztonsági előírásokat, figyelembe véve, hogy a lézerfény visszaverődhet.
  • Soha ne működtessen kézi lézerhegesztőgépet, amíg teljesen meg nem ismeri a gyártó által biztosított berendezés kézikönyvében dokumentált biztonsági követelményeket és eljárásokat.
Automata huzal adagoló

A lézeres hegesztés előnyei

  • Kiváló hegesztési minőség az alacsony hőbevitelnek és a precíz lézerteljesítmény-szabályozásnak köszönhetően.
  • Gyors hegesztési sebesség és alacsony egységköltség.
  • A nagyobb hegesztési mélységek nagy szilárdságú varratokat képeznek.
  • Lehetővé teszi más módszerekkel nem összeilleszthető hegesztési anyagok kombinációit.
  • Az egyszerű hegesztőberendezés speciális körülmények között is lehetővé teszi a hegesztést.
Lézeres hegesztőgép automatikus huzaladagoló

A lézeres hegesztés hátrányai

  • A kezdeti beruházás magas.
  • A szűk tűrések tökéletes munkadarab-illesztést és lézerigazítást igényelnek.
  • A nagy reflexiós és vezetőképességű anyagok (alumínium és réz) összetett hegesztési eredményeket produkálhatnak (CO2 lézerek esetében).
  • A gyors megszilárdulás porozitást és törékenységet eredményezhet.
  • A lézeroptika nagyon törékeny és könnyen megsérülhet.
Lézeres hegesztési minta

Lézeres hibrid hegesztés

A lézeres hibrid hegesztés egyesíti az elektromos ív és a lézersugár hegesztési módszereit. A két hegesztési módszer egyszerre hat ugyanarra a hegesztési területre, így a hegesztési hatás az ív- és lézersugaras hegesztés előnyeivel rendelkezik, egyedi hegesztési eljárást hozva létre. Bár a lézeres hegesztés szinte bármilyen ívhegesztési eljárással együtt használható, van néhány olyan eljárás, amely kiemelkedik és gyakrabban használatos.
A lézeres hibrid hegesztésnek három fő típusa van:
  • MIG adalékos hegesztés (gyakran a lézeres hibrid hegesztés szinonimája)
  • AWI adalékos hegesztés
  • Plazma ívhegesztés
A hibrid hegesztési eljárás a lézeres hegesztés mély behatolását és az ívhegesztési eljárásokhoz hasonló hegesztési sapkaprofilt kínál. A védőgáz és más ívhegesztési segédanyagok használata lehetővé teszi a hegesztési jellemzők jobb szabályozását, mint maga a lézerhegesztés. A lézeres hibrid hegesztés kétségtelenül egy feltörekvő folyamat, amelyet a jövőben egyre gyakrabban alkalmaznak majd a hajógyártásban, a vasúti iparban, az autóiparban és a nagy csővezeték-hegesztési projektekben.

Gyakran Ismételt Kérdések

Kell-e gáz a lézeres hegesztéshez?
A lézerek kivitelezhetők gázzal vagy anélkül, az alkalmazástól és a hegesztendő anyagtól függően. Egyes esetekben védőgázt, például argont, héliumot vagy nitrogént lehet használni a hegesztési terület körül védő légkör létrehozására. Ez különösen fontos oxidációra érzékeny anyagok, például titán vagy alumínium hegesztésekor. A felhasznált gáz típusa a hegesztendő anyagtól, a hegesztési eljárástól és a használt berendezéstől függ.
Bizonyos esetekben speciális hegesztési hatás eléréséhez gázkeveréket is lehet használni. Például hélium és argon keveréke használható rozsdamentes acél hegesztésére, míg nitrogén gyakran alumínium hegesztésére. A gáz használata a lézeres hegesztés fontos szempontja, és hozzájárul a varrat minőségéhez és megbízhatóságához.
Igen, a lézeres hegesztés robusztus és megbízható hegesztési módszer. A lézeres hegesztés erősen fókuszált lézersugarat használ a fémfelületek megolvasztására és olvasztására, hogy erős, kiváló minőségű kötést hozzon létre. A nagy teljesítményű lézersugár által termelt hő erősen koncentrált, ami minimális deformációt és nagyon szűk hőhatászónát eredményez.
A lézeres hegesztés erőssége számos tényezőtől függ, beleértve a hegesztendő fém típusát és az alkalmazott hegesztési eljárást. A megfelelő előkészítési és hegesztési paramétereket, például a lézerteljesítményt, a sebességet és az impulzus időtartamát gondosan ellenőrizni kell az erős és megbízható hegesztés érdekében. Általában a lézeres hegesztés különösen hatékony vékony anyagok hegesztésére, mivel minimálisra csökkenti a hegesztési folyamat során keletkező hőt és torzulást.
A lézeres hegesztést általában olyan alkalmazásokban használják, ahol a szilárdság és a pontosság kritikus fontosságú, mint például a repülőgépgyártás, az autóipar és az orvosi eszközök gyártása. Érdemes azonban megjegyezni, hogy a varrat szilárdsága a varrat megfelelő tervezésétől és kivitelezésétől is függ, ezért kritikus a tapasztalt hegesztők és mérnökök bevonása a folyamatba.

A lézeres hegesztés egy nagy pontosságú hegesztési módszer, amely számos különböző típusú fém összekapcsolására használható, beleértve:

  • Acél: A lézeres hegesztést általában különböző minőségű acélok hegesztésére használják, beleértve a lágyacélt, a rozsdamentes acélt és a nagy szilárdságú acélt, mivel alacsony hőbevitellel kiváló minőségű hegesztést biztosít.
  • Alumínium: A lézeres hegesztés hatékony módszer az alumínium hegesztésére, mivel nagy fényvisszaverő képessége és hővezető képessége.
  • Réz: A lézeres hegesztés réz és sárgaréz hegesztésére is hatékony, míg a hagyományos hegesztési technikákkal nehéz a rezet hegeszteni, gyakran használják elektronikai és vízvezeték-szerelési alkalmazásokban.
  • Titán: A lézeres hegesztést gyakran használják titán hegesztésére magas olvadáspontja és reakciókészsége miatt.
  • Arany és ezüst: A lézeres hegesztés nemesfémek, például arany és ezüst hegesztésére is használható, amelyeket gyakran használnak ékszerkészítésben és más csúcskategóriás alkalmazásokban.
  • Nikkel és ötvözetei: A lézeres hegesztéssel nikkelt és ötvözeteit lehet hegeszteni, mint például az Inconel, amelyet gyakran használnak a repülőgépiparban és más nagy teljesítményű alkalmazásokban.
  • Magnézium: A magnézium egy könnyűfém, amely lézerrel hegeszthető, különösen az autóiparban és a repülőgépiparban.

A lézeres hegesztés egy sokoldalú hegesztési módszer, amellyel sokféle fém, vas- és színesfém illeszthető össze. Azonban a lézeres hegesztés pontos alkalmassága egy adott fémhez a fém specifikus tulajdonságaitól és a hegesztési alkalmazás követelményeitől függ.

A lézeres hegesztés általában nem használ hegesztőhuzalt. Ellentétben más típusú hegesztési eljárásokkal, mint például a MIG (fém inert gáz) vagy TIG (volfrám inert gáz) hegesztéssel, a lézeres hegesztéshez nincs szükség olyan töltőanyagra, mint a hegesztőhuzal két fémdarab összekapcsolásához. A lézeres hegesztés fókuszált, nagy intenzitású lézersugarat használ két fémdarab megolvasztására és összekapcsolására. A lézersugár által termelt hő általában elegendő a fém megolvasztásához további hegesztőanyag nélkül.
Bizonyos esetekben azonban kis mennyiségű töltőanyagot lehet hozzáadni a hézaghoz, hogy növelje annak szilárdságát, vagy segítse a két összeillesztendő rész közötti rés kitöltését. Ez a töltőanyag általában huzal vagy por alakú, és manuális vagy automatizált eljárással adják hozzá a hézaghoz. Ezenkívül egyes lézeres hegesztési technikák, például a hibrid lézerhegesztés, hegesztőhuzalt használhatnak a stabilabb ív létrehozására és a fröcskölés csökkentésére.

A lézeres hegesztés széles körben alkalmazott eljárás a különböző iparágakban, beleértve az autógyártást, a repülőgépgyártást és az orvostudományt. Bár a lézeres hegesztésnek számos előnye van, mint például a nagy pontosság, a gyors sebesség és a kis deformáció, a hegesztési folyamatban is vannak potenciális hibák. A lézeres hegesztés néhány buktatója:

  • Porozitás: Kis üregek vagy pórusok képződése a hegesztőanyagban, amelyet a hegesztési folyamat során megrekedt gázok okoznak, amelyek gyengíthetik a hegesztett kötést és csökkenthetik annak szilárdságát.
  • Repedések: A lézeres hegesztésnél egy erősen koncentrált hőhatás zóna keletkezhet, ami a hegesztett anyag repedéséhez vezethet, különösen, ha az anyag nagy hőtágulási együtthatóval rendelkezik, vagy túl lassú a hegesztési sebesség.
  • Hiányos olvadás: Az alapfém vagy a töltőfém teljes megolvasztásához nem elegendő lézerteljesítmény a hegesztési varrat tökéletlen összeolvadását eredményezi, ami gyenge vagy hiányos kötést eredményez.
  • Alávágás: Az alapanyag túlzott megolvadása hornyokat vagy bevágásokat okozhat a hegesztési varrat szélén, ami gyengíti a kötés szilárdságát.
  • Vetemedés: A lézeres hegesztés sok hőt termel, aminek következtében a hegesztőanyag kitágul és összehúzódik. Ez a hegesztett anyag deformálódását vagy vetemedését okozhatja, ami befolyásolhatja a termék méretpontosságát és minőségét, különösen vékony vagy törékeny anyagok esetén.
  • Oxidáció: A lézeres hegesztés során az oxigénnek való kitettség az alapanyag oxidációját okozhatja, ami a kötések gyengülését és a korrózióállóság csökkenését eredményezheti.
  • Érzékenység az illesztésekre: A lézeres hegesztés megköveteli a két hegesztendő alkatrész pontos beállítását. Bármilyen eltérés vagy eltérés a résméretekben befolyásolja a hegesztés minőségét.

E hibák minimalizálása érdekében optimalizálni kell a lézeres hegesztési folyamat paramétereit, beleértve a lézerteljesítményt, a hegesztési sebességet és a sugár fókuszát, és megfelelő töltőanyagokat és védőgázokat kell használni. Emellett a megfelelő felületkezelés, a hézagok kialakítása és a hegesztés utáni hőkezelés is hozzájárulhat a lézerhegesztési hibák előfordulásának csökkentéséhez.

Összesít

A lézeres hegesztést nagy pontosságú hegesztésre használják, és mivel nem használ elektródákat, a végeredmény könnyű, de erős lesz. A kezdeti beruházás költséges, de a lézeres hegesztés minőségét és jellemzőit nem lehet könnyen megismételni. Ahogy a lézerek egyre erősebbek és energiahatékonyabbak, a lézerhegesztés jövője fényesnek tűnik!
AccTek
Elérhetőség
Szerezzen lézeres megoldásokat