Прилагане на лазерно заваряване върху неръждаема стомана 2

Приложение на лазерно заваряване върху неръждаема стомана

Основи на лазерното заваряване

Разбирането на основите на лазерното заваряване е от съществено значение за изработката на здрави, стабилни завари в неръждаема стомана. Процесът се основава на строго контролирани параметри, които определят дълбочината на проникване, ширината на завара и размера на зоната, засегната от топлината. Следните концепции определят как лазерът взаимодейства с неръждаемата стомана и как различните настройки влияят на резултатите.

Кондукционен срещу Кийхол режим

Кондукционен режим: Лазерната енергия стопява повърхността на метала, а топлината се предава в материала предимно чрез топлопроводимост. Това води до плитки, широки завари с минимално изпаряване – идеално за тънки съставни части, нисък топлинен вход и естетически завари.

Кийхол режим: При по-високи плътности на мощността, лазерът изпарява метала във фокусната точка на лъча, създавайки малка кухина (кейхол). Лъчът прониква дълбоко, което позволява тесни, дълбоки завари в по-дебели съставни части. Този режим осигурява максимално проникване, но изисква прецизен контрол, за да се избегне порестост и нестабилност.

Непрекъсната вълна (CW) срещу импулсна

Непрекъсната вълна (CW): Осигурява постоянна, непрекъсната мощност. Идеална за дълги, непрекъснати шевове, където приоритет са скоростта и последователността на проникване – често използвана в автоматизирани производствени линии.

Импулсна: Доставя енергия в контролирани импулси. Полезна за части, чувствителни към топлина, работа с фини детайли или точково заваряване. Импулсното заваряване намалява деформациите и оцветяването от топлина, което го прави подходящо за прецизни съединения и тънки възли от неръждаема стомана.

Качество на лъча, размер на петното и енергия на единица дължина

Качество на лъча: По-високото качество на лъча (измервано чрез M²) създава по-малко и по-фокусирано петно, което позволява по-точни заварки и по-дълбоко проникване при по-ниска мощност.

Размер на петното: По-малките петна увеличават плътността на енергията, подобрявайки проникването. По-големите петна разпределят топлината, намалявайки риска от прогаряне при тънки материали.

Енергия на единица дължина: Балансът между мощността на лазера и скоростта на движение определя общия входен енергиен поток. Твърде много енергия причинява деформация и прекомерна зона с термично влияние (HAZ); твърде малко води до слабо или непълно спояване.

Колебание и сканиращи оптики

Съединяване с колебание: Включва осцилиране на лазерния лъч в малки модели, докато се движи по шева. Подобрява компенсирането на зазори, намалява чувствителността към позициониране и може да създаде по-широки и по-леки за коригиране заваръчни венци.

Сканиращи оптики: Използват огледала или галванометри за движение на лазерния лъч с висока скорост над детайла. Осигуряват бърза смяна на модели, множество заваръчни точки и интеграция с автоматизация. Те са особено ценни при масово производство и сложни геометрии.

Производителността на лазерното заваряване зависи от начина, по който се контролира взаимодействието между лъча и материала. Кондукционният режим е подходящ за фини, плитки заварки, докато режимът на ключовата дупка позволява дълбоко проникване. Непрекъснатата вълна осигурява скорост и последователност, докато импулсният режим контролира топлината в деликатни части. Качеството на лъча и размерът на петното определят плътността на енергията, а съответствието на енергията на единица дължина към съединението е критично за здравина без изкривяване. Напреднали техники като люлеещо се заваряване и сканиращи оптики увеличават гъвкавостта, което прави лазерното заваряване универсален инструмент за обработка на неръждаема стомана в различни индустрии.

Правила за дизайн и подреждане на съединения

При лазерното заваряване изборът на конструкция на съединението и точността на подреждането имат пряко влияние върху качеството на завара, провара и визията. За разлика от някои дъгови методи на заваряване, лазерното заваряване изисква по-малка толерантност към големи зазори или неправилно подреждане, поради узкия си лъч и малката разтопена зона. Изборът на правилния тип съединение, правилната подготовка на ръбовете и прецизното подреждане са основни за получаване на здрави и безгрешни завари по неръждаема стомана.

Съединения с нахлупване

Описание: Две детайли, подравнени в една равнина, съединени по ръбовете си.

Препоръки при лазерно заваряване: Най-добре работи с минимален или никакъв зазор (<0,1 mm за тънки съединения). Изисква прецизна подготовка на ръбовете, за да се избегне непълно съединяване. Често се използва режим на ключове за по-дебели съединения.

Приложение: Панели от ламарина, съдове под налягане, тръбопроводи.

Нахлупени съединения

Описание: Едното детайл е поставено върху другото, а лазерният лъч прониква през горния слой в долния.

Препоръки за лазерно заваряване: Ефективно за свързване на несъответстващи дебелини. Захранването трябва да бъде последователно, а повърхностите трябва да са чисти, за да се предотврати улавянето на замърсители. Леко разфокусиране може да подобри последователността на проникване.

Приложения: Автомобилни панели, корпуси, тънки структурни съединения.

Ъглови съединения

Описание: Съединението на детайли под ъгъл, обикновено 90°, като заварен метал се нанася в ъгъла.

Препоръки за лазерно заваряване: Идеално за автоматизация, но изисква прецизно подреждане на съединението. Закръглянето на ръбовете може да подобри достъпа на лъча в тесни ъгли. Заваряването с люлеене може да помогне за равномерно запълване на съединението.

Приложения: Рамки, скоби, кутиевидни конструкции.

Ръбове и ъгли

Описание: Включва ъглови съединения и заварки по ръба, където лъчът стопява материала на границата.

Препоръки за лазерно заваряване: Особено чувствително към грешки в подравняването. Ниският топлинен вход минимизира деформациите, но е необходима внимателна фиксация, за да се запази геометрията. Често се използва за декоративни части от неръждаема стомана, поради чистите и видими шевове.

Фаски и подготовка

Описание: Закосени или подготвени ръбове, които позволяват по-дълбоко проникване или поемане на пълнежен материал.

Препоръки за лазерно заваряване: Често използвано при по-дебели сечения от неръждаема стомана, когато е необходима еднопроходна провареност. Ъгълът на фаската и кореновият връх трябва да са постоянни; прекалено голямо закосяване може да намали ефективността на връзката.

Точково заваряване

Описание: Малки, временни завари, които задържат частите в подравнено положение преди окончателното заваряване.

Препоръки за лазерно заваряване: Предотвратява движението на частите по време на заваряване и минимизира вариациите в зазора. Лазерното точково заваряване е бързо, с ниска деформация и лесно за автоматизиране. Разстоянието между точковите завари трябва да съответства на дебелината на материала и стабилността на връзката.

Лазерното заваряване изисква прецизно позициониране и последователна подготова на съединението, тъй като процесът създава малка разтопена вана с много малка допустима грешка за зазори или несъответстващи съединения. За заваръчни шевове е необходим почти перфектен контакт на ръбовете, при шевове с нахлупване се изискват чисти повърхности с прецизно припокриване, а ъгловите шевове изискват лесен достъп до ъглите. Ръбовете, ъглите и фасовете трябва да са последователни, за да се осигури пълно проварване, а предварително заварване гарантира, че детайлите остават подравнени по време на заваряване с висока скорост. Следвайки тези правила за проектиране на съединения и позициониране, заварките от неръждаема стомана ще бъдат здрави, прецизни и визуално чисти.