Διάφορα

Συγκόλληση με λέιζερ: Τύποι, πλεονεκτήματα και εφαρμογές

Συγκόλληση με λέιζερ: Τύποι, πλεονεκτήματα και εφαρμογές

Η συγκόλληση με λέιζερ (Ενίσχυση φωτός από διεγερμένη εκπομπή ακτινοβολίας) είναι μια από τις πιο προηγμένες τεχνικά μορφές συγκόλλησης. Οι εφαρμογές της εκτείνονται σε ένα ευρύ φάσμα βιομηχανιών, από την αεροδιαστημική έως την κατασκευή κοσμημάτων.

Ωστόσο, υπάρχουν διάφοροι τύποι συγκόλλησης που χρησιμοποιήθηκαν πολύ πριν από τη συγκόλληση με λέιζερ, οπότε θέτει το ερώτημα γιατί χρειαζόμαστε τεχνολογία λέιζερ όταν έχουμε άλλες εναλλακτικές λύσεις;

Θα το διερευνήσουμε μετά από λίγο για την έναρξη της τεχνολογίας. Ήταν ο Αϊνστάιν που προέβλεψε τη διεγερμένη εκπομπή, που είναι η βασική αρχή του λέιζερ.

ΣΧΕΤΙΖΕΤΑΙ ΜΕ: ΥΛΤΡΑΣΟΝΙΚΗ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΗ: ΜΙΑ ΥΠΟΧΡΕΩΤΙΚΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΓΙΑ ΤΟ ΔΥΟ ΠΛΑΣΤΙΚΟ ΚΑΙ ΤΑ ΜΕΤΑΛΛΑ

Ωστόσο, μόνο το 1967 χρησιμοποιήσαμε το λέιζερ για τις δυνατότητες συγκόλλησης και κοπής. Το λέιζερ που χρησιμοποιήθηκε στα πειράματα του 1967 χρησιμοποίησε αέριο υποβοηθούμενο με οξυγόνο με συμπυκνωμένη δέσμη λέιζερ CO2.

Το έργο ηγήθηκε του Δρ. Peter Houldcroft. Το πείραμα και οι λεπτομέρειες του εξηγήθηκαν σε ένα έγγραφο με τίτλο Gas-jet laser cutting "από τους A B J Sullivan και P T Houldcroft.

Η κοπή με λέιζερ οδήγησε τα θεμέλια για τη συγκόλληση με λέιζερ, καθώς περιλαμβάνει την τήξη του μετάλλου χωρίς διάτρηση.

Η συγκόλληση με λέιζερ χρησιμοποιεί μια πολύ συγκεντρωμένη δέσμη φωτός σε ένα πολύ μικρό σημείο, έτσι ώστε η περιοχή κάτω από τη δέσμη λέιζερ να απορροφά το φως και να γίνεται πολύ ενεργητική. Καθώς χρησιμοποιούνται ισχυρές δέσμες λέιζερ, τα ηλεκτρόνια στην περιοχή ενθουσιάζονται σε σημείο που το υλικό λιώνει ως αποτέλεσμα των ατόμων που σπάζουν τους δεσμούς μεταξύ τους.

Η συγκόλληση με λέιζερ μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για τη σύνδεση πλαστικών.

Αυτή η τήξη των δύο υλικών στις ραφές τους συντήκονται σε έναν σύνδεσμο. Είναι εκπληκτικό το πώς το φως μπορεί να είναι αρκετά ισχυρό για τα μεταλλικά μέταλλα εντός χιλιοστών του δευτερολέπτου. Για την επίτευξη τέτοιων ισχυρών ακτίνων λέιζερ, η μηχανή συγκόλλησης με λέιζερ χρησιμοποιεί διάφορα μέρη που κατευθύνουν και ενισχύουν το λέιζερ.

Τα λέιζερ αερίου, τα λέιζερ στερεάς κατάστασης και τα λέιζερ ινών είναι τα τρία πιο κοινά λέιζερ που χρησιμοποιούνται σε μια μηχανή συγκόλλησης με λέιζερ.

Κανονικά, η δέσμη λέιζερ παρέχεται στη μηχανή συγκόλλησης λέιζερ με τη χρήση οπτικών ινών. Υπάρχουν μονές μηχανές συγκόλλησης ινών και υπάρχουν πολλές μηχανές συγκόλλησης ινών. Οι μηχανές συγκόλλησης πολλαπλών ινών έχουν ένα λέιζερ συνδεδεμένο σε κάθε ίνα, με κάθε ίνα, η ισχύς του λέιζερ αυξάνεται.

Για να συγκεντρώσετε τη δέσμη σε ένα σημείο πριν φύγει από το μηχάνημα, χρησιμοποιείται συχνά ένας φακός collimator σε συνδυασμό με έναν φακό εστίασης.

Τέσσερις κύριες ενώσεις συγκόλλησης είναι ικανές με συγκολλήσεις λέιζερ:

  • Μπιτ συγκόλλησης
  • Συγκολλητής
  • Συγκόλληση επικάλυψης
  • Συγκόλληση Edge Flange

Αν ψάχνατε για συγκόλληση με λέιζερ, ίσως έχετε παρατηρήσει τη συνεχή συντροφιά με το ακροφύσιο λέιζερ που είναι ένα άλλο ακροφύσιο που τροφοδοτεί ένα αέριο που ονομάζεται Process Gas ή Cutting Gas.

Βασικά, είναι η ροή του αερίου, που είναι συνήθως το CO2, που κατευθύνεται επίσης προς τη θέση συγκόλλησης με σκοπό την αποτροπή της επαφής της επιφάνειας συγκόλλησης με την ατμόσφαιρα.

Χωρίς τη χρήση αερίου κοπής, υπάρχουν μόνο δύο επιλογές για ατμόσφαιρα συγκόλλησης - είτε κανονική ατμόσφαιρα είτε κενό. Η συγκόλληση με λέιζερ σε κενό είναι σίγουρα δυνατή, αλλά δεν είναι εύλογη λόγω του υψηλού κόστους και της απαίτησης για εξειδικευμένη εγκατάσταση.

Σε μια κανονική ατμόσφαιρα, η συγκόλληση με λέιζερ χωρίς επεξεργασία αερίου μπορεί να αποφέρει αρνητικά αποτελέσματα. Δεδομένου ότι το άζωτο στον αέρα βρίσκεται σε πολύ υψηλή συγκέντρωση, μπορεί να αναμιχθεί με το λειωμένο μέταλλο και να προκαλέσει σχηματισμό κενών ή οπών μέσα στη συγκόλληση. Τέτοια συμβάντα μπορεί να οδηγήσουν σε αστοχίες συγκόλλησης.

Παράγοντες όπως η υγρασία στον αέρα μπορούν να προκαλέσουν την παραγωγή υδρογόνου κατά τη συγκόλληση. Η διάχυση του υδρογόνου στο μέταλλο οδηγεί επίσης σε αδύναμους συνδέσμους συγκόλλησης. Ως εκ τούτου, η συγκόλληση με λέιζερ σε κανονική ατμόσφαιρα χωρίς θωράκιση δεν διασκεδάζεται καθόλου.

Τα μηχανήματα συγκόλλησης διαθέτουν ένα εξάρτημα κοπής αερίου που πυροβολεί αέριο στην επιφάνεια συγκόλλησης, διασφαλίζοντας ότι δεν αναμιγνύονται ακαθαρσίες με τη συγκόλληση.

Η συγκόλληση με λέιζερ μπορεί να γίνει με δύο τρόπους - Συγκόλληση θερμικής αγωγιμότητας και συγκόλληση με κλειδαρότρυπα.

Συγκόλληση θερμικής αγωγιμότητας: Σε αυτή τη διαδικασία, η μεταλλική επιφάνεια θερμαίνεται πάνω από το σημείο τήξης του μετάλλου, αλλά όχι σε βαθμό που εξατμίζεται. Αυτή η διαδικασία χρησιμοποιείται για συγκολλήσεις που δεν χρειάζονται υψηλή αντοχή συγκόλλησης.

Το πλεονέκτημα της συγκόλλησης θερμής αγωγής είναι ότι η τελική συγκόλληση θα είναι εξαιρετικά ομαλή και αισθητική. Για τη συγκόλληση θερμικής αγωγής χρησιμοποιείται λέιζερ χαμηλής ισχύος <500W.

Συγκόλληση με κλειδαρότρυπα: Σε αυτήν τη διαδικασία, η δέσμη λέιζερ θερμαίνει το μέταλλο με τέτοιο τρόπο ώστε η επιφάνεια επαφής να εξατμίζεται, σκάβοντας βαθιά μέσα στο μέταλλο. Αυτό δημιουργεί μια κλειδαρότρυπα όπου δημιουργείται μια κατάσταση που μοιάζει με πλάσμα με θερμοκρασίες που αυξάνονται πολύ πάνω από 10.000 Κ.

Αυτή η διαδικασία απαιτούσε λέιζερ υψηλής ισχύος με ισχύ άνω των 105W / mm2.

Η συγκόλληση με λέιζερ χρησιμοποιείται συχνά σε συνδυασμό με τη συγκόλληση τόξου για να δημιουργήσει κάτι που ονομάζεται Hybrid Laser Arc Welding Στην υβριδική συγκόλληση τόξου λέιζερ, οποιαδήποτε από τις διαδικασίες συγκόλλησης τόξου όπως MIG, TIG ή SAW χρησιμοποιείται με συγκόλληση με λέιζερ βαθιάς διείσδυσης.

Το αποτέλεσμα είναι μια συγκόλληση που έχει τα πλεονεκτήματα τόσο της συγκόλλησης με λέιζερ όσο και της συγκόλλησης τόξου.

Η προκύπτουσα συγκόλληση θα έχει βαθιές διεισδυτικές αρθρώσεις, χάρη στη συγκόλληση με λέιζερ και θα έχει επίσης βελτιωμένη ανοχή στην εφαρμογή των αρμών. Μειώνονται επίσης και άλλες ανεπιθύμητες ενέργειες όπως το σπάσιμο και το εσωτερικό πορώδες.

Η συγκόλληση με λέιζερ προσφέρει πολλά πλεονεκτήματα που συχνά δεν απαντώνται σε άλλες μεθόδους συγκόλλησης. Μερικά από τα καθοριστικά χαρακτηριστικά της συγκόλλησης με λέιζερ είναι:

  • Η όλη διαδικασία συγκόλλησης μπορεί να αυτοματοποιηθεί εύκολα χρησιμοποιώντας μια ρύθμιση CAD / CAM
  • Δεν χρησιμοποιείται ηλεκτρόδιο στη διαδικασία
  • Δεν εμφανίζεται καμία μορφή φθοράς του εργαλείου
  • Η συγκόλληση με λέιζερ είναι ιδιαίτερα συγκεκριμένη στη στόχευση
  • Λαμβάνονται συγκολλήσεις υψηλής ποιότητας

ΣΧΕΤΙΖΕΤΑΙ ΜΕ: ΟΔΗΓΟΣ ΓΙΑ ΚΕΡΔΗ ΤΩΝ ΧΡΗΜΑΤΙΣΤΗΡΙΩΝ: ΕΠΙΛΟΓΕΣ ΚΑΙ ΣΥΜΒΟΥΛΕΣ

Η συγκόλληση με δέσμη λέιζερ χρησιμοποιείται για συγκολλήσεις υψηλής ακρίβειας. Δεδομένου ότι δεν χρησιμοποιεί ηλεκτρόδιο, η τελική συγκόλληση θα είναι ελαφριά αλλά δυνατή. Η αρχική επένδυση είναι σίγουρα ακριβή, αλλά η ποιότητα και τα χαρακτηριστικά μιας συγκόλλησης με λέιζερ δεν μπορούν να αναπαραχθούν εύκολα.

Καθώς τα λέιζερ γίνονται πιο ισχυρά και ενεργειακά αποδοτικά, το μέλλον της συγκόλλησης με λέιζερ είναι σίγουρα λαμπρό!


Δες το βίντεο: HELIX MMA Τεχνικές συγκόλλησης στρατζαριστου και τα μυστικά του. mma welding for beginners (Δεκέμβριος 2021).