Sudarea cu laser a metalelor și a caracteristicilor sale

Aplicații de sudare cu laser a metalelor

Metalele prin sudarea cu laser sunt legate în principal atunci când alte metode de conectare sunt inutile sau problematice. Echipamentul pentru conectarea cu laser este foarte scump, deci trebuie să-l cumpărați numai atunci când vă asigurați că munca nu poate fi făcută prin alte metode.

Deci, sferele de aplicare sunt acelea:

• fabricarea instrumentelor și a altor mecanisme de precizie;
• producerea de produse complexe pe bază de metale cu punct de topire;
• fabricarea de detalii din fonta;
• fabricarea produselor din plastic.

Această tehnologie în industrie a început să fie utilizată abia acum 20 de ani și, dacă este posibil, puteți cumpăra mașini doar pentru staționare, dar și manuală pentru sudare la domiciliu.

Pro și contra

Conexiunea laser a metalelor are plusurile și minusurile. În ceea ce privește avantajele, acestea sunt următoarele:

• Suprafața metalică se încălzește ușor, ceea ce reduce foarte mult răsucirea în timpul funcționării;
• Fasciculul laser este transmis prin fibră optică, astfel încât să poată fi găsit chiar și în locuri greu accesibile;
• Echipamentul laser poate fi folosit nu numai pentru sudarea metalelor, ci și pentru tăiere;
• oferă suduri de înaltă calitate;
• Procesul de sudare asigură performanțe bune, este ușor de controlat.

Dar are tehnologie și deficiențe:

• echipamentele sunt foarte scumpe;
• Mașina de sudat are o eficiență scăzută;
• Operatorul instalației trebuie să aibă o înaltă calificare.

Dar, în ciuda neajunsurilor, laserul este singura opțiune pentru a asigura o operație de sudare precisă sau pentru a uni materiale fuzibile.

Tipuri de sudare

Sudarea cu laser este de două tipuri:

• Colțul articulației - în acest caz nu folosiți aditivi și fluxuri. Între metale este permisă o îmbinare minimă, nu mai mare de 0,2 mm. Aceeași valoare este valoarea maximă pentru focalizarea fasciculului laser la joncțiune. Sudarea se realizează prin pătrunderea metalică a "pumnalului" pentru întreaga grosime cu o intensitate a radiației laser de până la 1 mW / cm2. Cusătura în acest caz trebuie protejată de oxidare prin argon sau azot, iar heliul îl va proteja de distrugerea radiației laser;
• Fixarea - foile de metal sunt suprapuse una peste cealaltă, sunt legate prin radiații puternice. Sudarea se realizează cu o strângere locală a pieselor. Distanța maximă admisă între suprafețele metalelor la locul de muncă este de 0,2 mm. Dacă trebuie să îmbunătățiți calitatea pieselor care urmează să fie îmbinate, se utilizează o cusătura dublă.

Tipuri de lasere

La sudarea metalelor se folosesc două tipuri de lasere:

• stare solidă;
• de gaz.

Acest tip de laser este ales în funcție de scopul utilizării echipamentului.

Statul solid

În acest caz, un corp activ este o tijă rubinie cu sticlă și un amestec de neodim sau un granat de alum-ytriu, dopat cu neodim sau ytterbium. Tija este situată în camera de iluminare. Pentru a excita atomii corpului activ, utilizați o lampă de pompare, care creează blituri puternice de lumină.

La capetele corpului activ sunt două oglinzi:

• parțial transparent;
• reflectând.

Fasciculul laser va ieși printr-o oglindă parțial transparentă, se reflectă în mod repetat în tija rubinică și se amplifică în prealabil. Laserele la nivel solid nu sunt prea puternice, puterea lor variază între 1 și 6 kW.

Cu aceste sudate cu laser numai piese mici și nu mai groase, de multe ori - facilități microelectronice, de exemplu, fire subtiri de plumb, cu un diametru de 0,01-0,1 mm, pe baza nicrom, aur sau tantal. Este, de asemenea, posibilă o sudură a produselor pe bază de folie cu un diametru de 0,5-0,9 mm. În același mod, se realizează o cusătură sigilată cu catod pe kinescopul televizoarelor moderne.

Catodul este un tub cu o lungime de 2 mm, un diametru de 1,8 mm și o grosime a peretelui de 0,04 mm. Un fund de grosime de 0,12 mm este sudat la un astfel de tub pe baza unui aliaj de crom-nichel. Astfel de produse mici sunt gătite datorită gradului ridicat de focalizare a fasciculului, precum și a dozării precise a energiei prin ajustarea duratei impulsului în anumite limite.

gaz

Laserele cu gaz sunt mai puternice, amestecul activ în ele este un amestec de gaze. Gazul este pompat din cilindri printr-o pompă printr-un tub de descărcare de gaz. Energia excitării gazului se datorează unei descărcări electrice între electrozii. La capetele tubului de descărcare de gaz sunt oglinzi. Electrozii sunt conectați la o sursă de alimentare, iar laserul în sine este răcit de un sistem de apă.

Principalul dezavantaj al echipamentului cu pompare longitudinală a gazului este dimensiunile acestuia. Dar laserele cu pompare transversală a gazului sunt mai compacte. Puterea totală poate fi de 20 kW sau mai mult, astfel încât să puteți conecta metale cu o grosime de până la 20 mm la viteză mare - aproximativ 60 m / h.

Cele mai puternice structuri sunt gaz-dinamice. Acestea folosesc gaze pentru lucrări care sunt încălzite la o temperatură cuprinsă între 1000 și 3000 K. Gazul din ele se extinde rapid prin duza. Prin urmare, se realizează o expansiune adiabatică, iar gazul se răcește în zona de rezonator. După răcire, moleculele excitate trec la un nivel de energie mai scăzut, în timp ce radiația coerentă este emisă. Pomparea poate apărea cu ajutorul unui alt laser sau al altor surse puternice de energie. Designul puternic permite sudarea la o viteză de aproximativ 200 m / h oțel cu o grosime de 35 mm.

Sudarea cu laser este efectuată în condiții atmosferice, nu este necesar să se creeze un vid, este necesar să se protejeze metalul topit de aer. De obicei, gazele sunt utilizate, de exemplu, argon. Procesul este caracterizat prin faptul că datorită puterii termice ridicate a fasciculului pe suprafața produsului sudat, metalul se evaporă intens. Vaporii sunt ionizați, ca urmare a faptului că fasciculul este împrăștiat și ecranat.

Prin urmare, în condițiile utilizării unui echipament de mare putere, în plus față de gazul de protecție, în zona de sudare este de asemenea furnizat un gaz de suprimare a plasmei. Ele sunt de obicei heliu, care este mult mai ușor decât argonul și nu va risipi fasciculul. Pentru a simplifica procesul, este necesar să se utilizeze amestecuri speciale de gaze care au o funcție de suprimare și protecție a plasmei. În acest caz, arzătorul trebuie să alimenteze gazul astfel încât să poată sufla aburul ionizat.

În timpul funcționării, fasciculul se adâncește încet în piesă și împinge metalul topit al bazinului de sudură pe peretele din spate al craterului. Acest lucru asigură o penetrare a "pumnalului", cu condiția să aibă o profunzime mare și o lățime mică a cusăturii.

Concentrația ridicată a energiei în fascicul face posibilă atingerea unei viteze ridicate de operare și asigură, de asemenea, un ciclu termic bun și o rezistență ridicată a metalului de sudură.

Mașini de sudura cu laser

Pentru acest tip de lucrări de sudură, se utilizează atât echipamente mobile cât și compacte, iar echipamentele de dimensiuni mari pot fi utilizate și pentru conectarea unor piese mari.

Adesea, în scopuri industriale, astfel de modele de mașini, cum ar fi:

• LAT-S - este utilizat pentru sudarea cu laser, precum și pentru sudarea metalelor. Are o putere mare, astfel încât să puteți obține performanțe ridicate în ceea ce privește. Acesta poate fi echipat cu mese de coordonate automate, datorită cărora este posibilă manipularea structurilor complexe la viteză mare. Mașina include două module. În prima este o sursă de energie și un dispozitiv pentru răcirea laserului, iar al doilea modul este un cadru mobil în care este localizat radiatorul cu laser. Două module se mișcă ușor datorită prezenței roților în bază. Pentru lucrările staționare cu mașina, imobilitatea este asigurată cu ajutorul unui blocant mecanic special;
• MUL-1 - această mașină este de dimensiuni mici, este utilizată pentru sudarea cu laser și suprafața metalelor. De asemenea, cu ajutorul lui puteți să lipiți aur și argint. Gatit bijuterii de la această mașină se poate face cu ușurință și cu mare precizie. Adesea, echipamentele sunt folosite pentru repararea și producerea de bijuterii. Părțile metalice de dimensiuni mici pot fi sudate fără o încălzire puternică, chiar dacă este permisă conectarea ramei de ochelari. Dispozitivul este convenabil pentru o putere suficientă pentru funcționare de 220 V. În funcție de modul selectat, puterea dispozitivului este cuprinsă între 1,9 și 2,5 kW;
• LAT-400 - este utilizat pentru îmbinarea produselor de dimensiuni mari. Sistemul include un laser puternic solid-solid, un dispozitiv de alimentare și răcire. Laserul are o putere și o performanță ridicată, astfel încât munca chiar complexă poate fi efectuată la viteză mare. Echipamentul este conectat în detrimentul unei rețele trifazice de 380 V. La sarcina maximă, puterea dispozitivului este de aproximativ 13 kW. Unitatea este echipată cu un sistem mecanizat, care este acționat de un motor DC. Acest lucru facilitează deplasarea capului laser în trei planuri.

Sudarea manuală cu laser se realizează prin utilizarea unor astfel de dispozitive:

• WELD-WF este un dispozitiv portabil care vă permite să efectuați lucrări chiar și în locuri greu accesibile. Acesta include un manipulator conectat la fibră. Radiația laser generată este transmisă de-a lungul fibrei. Deoarece există un feedback, cu ajutorul dispozitivului puteți obține sudura de cea mai bună calitate în comparație cu echipamentele în care nu există astfel de opțiuni. Dispozitivul are o putere de doar 1,5 kW și operează din rețeaua de 220 V. Este potrivit pentru diverse lucrări de reparații atunci când demontarea este dificilă sau consumatoare de timp;
• CLW120 este un dispozitiv portabil cu putere redusă, care este excelent pentru lucrul care necesită bijuterii de precizie, precum și sudarea cu laser. În plus, poate fi utilizat pentru conectarea metalelor feroase și neferoase, a oțelului inoxidabil sau a aliajelor de titan. Capacitatea echipamentului este de 10 kW, cerințele de rețea fiind de 220 V.

Aproape toate dispozitivele de mai sus sunt echipate cu un binocular, care protejează ochii de efectele negative ale fasciculului laser și în același timp ajută de mai multe ori să crească obiectul de procesare, astfel încât lucrarea să se facă cu precizie și cu precizie.