Uporaba laserskega varjenja na nehrustnem jeklu 2

Uporaba laserskega varjenja na nehrustnem jeklu

Osnove laserskega varjenja

Razumevanje osnov laserskega varjenja je nujno za pridobivanje trdnih in enakomernih varov iz nehrjavečega jekla. Postopek temelji na strogo nadzorovanih parametrih, ki določajo globino prodora, širino varu in velikost toplotno vplivne cone. Naslednji koncepti opredeljujejo, kako laser deluje na nehrjaveče jeklo in kako različne nastavitve vplivajo na rezultate.

Toplotna prevodnost v primerjavi z načinom z varilno luknjo

Način toplotne prevodnosti: laserska energija stali kovinski povrhnji sloj, toplota pa se v material prenaša predvsem s toplotno prevodnostjo. To povzroči plitke, široke varove z minimalno uparjanje – primerno za tanke prereze, nizki toplotni vložek in estetske varove.

Način z varilno luknjo: pri višjih gostotah moči laser upari kovino v žarišču snopa in ustvari majhno votlino (varilno luknjo). Snop prodre globoko naprej in omogoča ozke, a globoko varene šive v debelejših delih. Ta način zagotavlja največjo prodornost, vendar zahteva natančno kontrolo, da se prepreči poroznost in nestabilnost.

Neprekinjeno valovanje (CW) proti impulznom

Neprekinjeno valovanje (CW): Zagotavlja stabilno, neprekinjeno moč. Idealno za dolge, neprekinjene šive, kjer sta prednostni hitrost in enakomerna prodornost – pogosto uporabljano v avtomatiziranih proizvodnih linijah.

Impulzno: Prenos energije v nadzorovanih sunkih. Uporabno za toplotno občutljive dele, delo z drobnimi detajli ali točkovno varjenje. Impulzno varjenje zmanjša deformacije in toplotni odtenek, kar ga naredi primeren za natančne sestave in tanke nehrustne komponente.

Kakovost žarka, velikost pike in energija na enoto dolžine

Kakovost žarka: Višja kakovost žarka (merjena z M²) ustvari manjšo in bolj usmerjeno piko, kar omogoča finere šive in globlje prodore pri nižji moči.

Velicina pike: Manjše pike povečajo gostoto energije, kar izboljša prodornost. Večje pike razpršijo toploto, s čimer zmanjšajo možnost prevretja pri tankih materialih.

Energija na enoto dolžine: Ravnovesje med močjo lasera in hitrostjo premika določa skupni vnos energije. Preveč energije povzroči deformacije in preveliko vplivno območje; premalo pa vodi v šibko ali nepopolno fuzijo.

Wobble in skeniranje optike

Wobble varjenje: Vključuje nihanje laserskega žarka v majhnih vzorcih medtem, ko se premika vzdolž šiva. Izboljša premoščanje rež, zmanjša občutljivost na poravnave in lahko ustvari širše, bolj primerné zvarne valove.

Skenirna optika: Uporablja ogledala ali galvanometre za premik laserskega žarka po delovni površini s hitro hitrostjo. Omogoča hitre spremembe vzorcev, več zvarnih točk in integracijo z avtomatizacijo. Zlasti uporabna pri masovni proizvodnji in kompleksnih geometrijah.

Učinkovitost laserskega varjenja je odvisna od načina krmiljenja interakcije med žarkom in materialom. Varno na prevod toplote je primerno za drobne, plitve šive, medtem ko varno z luknjami omogoča globoko vpenetracijo. Zvezno valovanje (CW) zagotavlja hitrost in enotnost, medtem ko impulzno način krmili toploto v ranljivih delih. Kakovost žarka in velikost pike določata gostoto energije, prilagajanje energije na enoto dolžine sklepni liniji pa je ključno za trdnost brez deformacij. Napredne tehnike, kot so oscilacijsko varjenje in skenirne optike, povečujejo prilagodljivost in naredijo lasersko varjenje prilagodljivim orodjem za izdelavo iz nerjavečega jekla v različnih panogah.

Načela oblikovanja in prilagoditve sklepov

Pri laserskem varjenju imata načrtovanje spoja in natančnost prileganja neposreden vpliv na kakovost varjenja, prodor in videz. Za razliko od nekaterih lučnega varjenja, lasersko varjenje omogoča manj tolerance za velike reže ali napačno poravnano, zaradi ozkega curka in majhnega talilnega bazena. Izbira pravega tipa spoja, pravilna obdelava robov in natančno prileganje so ključni za močne, brezhibne zvarne spoje iz nehrjavečega jekla.

Storžni zvari

Opis: Dva dela poravnana v isto ravnino, povezana vzdolž robov.

Značilnosti laserskega varjenja: Najbolje deluje z minimalno ali brez reze (<0,1 mm pri tankih profilih). Zahteva natančno obdelavo robov, da se prepreči ne popolno zvarjanje. Režim ključavnice se pogosto uporablja za debelejše profile.

Uporaba: Pločevinati paneli, tlačne posode, cevi.

Prekrivni zvari

Opis: En del prekriva drugega, laser pa prodre skozi zgornji v spodnji sloj.

Laserjsko varjenje: Učinkovito za povezovanje različnih debelin. Prekrivanje mora biti enakomerno, površine pa čiste, da se prepreči ujetje kontaminantov. Nekoliko razmišljeno gorišče lahko izboljša enakomernost prodora.

Uporaba: Karoserijske plošče, ohišja, tanke strukturne sestave.

Vrzelni varni šivi

Opis: Dela, povezana pod kotom, običajno 90°, pri čemer se varilni kovina nanese v kot.

Laserjsko varjenje: Idealno za avtomatizacijo, vendar zahteva natančno poravnavo spoja. Zaokroževanje robov lahko izboljša dostop žarka v tesne kote. Valjajoče se varjenje lahko pomaga enakomerno zapolniti spoj.

Uporaba: Okviri, nosilci, škatlaste konstrukcije.

Robovi in vogali

Opis: Vključuje kotne spoje in varjenje robov, kjer žarek stali material na meji.

Razmišljanje o laserskem varjenju: Zelo občutljivo na napake poravnave. Nizka toplotna vstopna energija zmanjša deformacijo, vendar je potrebno skrbno pritrjevanje, da ohrani geometrijo. Pogosto se uporablja za dekorativne delov iz nehrjavečega jekla zaradi čistih, vidnih šivov.

Faze in priprave

Opis: Pobočena ali pripravljena robova, ki omogočata globlji prodor ali prilagoditev dodatnemu materialu.

Razmišljanje o laserskem varjenju: Pogosto uporabljano za debelejše nehrjaveče konstrukcije, kjer je potreben prodor v enem prehodu. Kot faze in koreninski vrat morata biti enakomerna; preveč pobočanje lahko zmanjša učinkovitost spoja.

Tack varjenje

Opis: Majhni, začasni šivi, ki držijo delov v poravnani legi pred končnim varjenjem.

Razmišljanje o laserskem varjenju: Preprečuje premik delov med varjenjem in zmanjšuje razlike v režah. Laserski tack šivi so hitri, povzročajo majhno deformacijo in so enostavni za avtomatizacijo. Razdalja med tack šivi mora ustrezati debelini materiala in togosti spoja.

Zavarovanje z laserjem zahteva tesen sklep in enotno pripravo spoja, ker postopek ustvarja majhno talino z malo dopustnimi presledki ali nepravilno poravnanimi deli. Sklep roba zahteva skoraj popolni stik robov, prekrivni sklepi potrebujejo čiste površine prekrivanja, in kotni sklepi imajo korist od natančnega dostopa do vogalov. Robovi, vogali in zaobljeni robovi morajo biti enotni za popolni prodor, in začasno zavarjevanje zagotavlja, da ostanejo deli poravnani med hitrostnim zavarovanjem. S sledenjem teh pravil pri načrtovanju spojev in poravnavi delov bodo zvarni iz nehrjavečega jekla močni, natančni in vizualno čisti.