1. Чим задається швидкість зварювання
Швидкість лазерного зварювання не є одним числом. Це залежить від п'яти взаємодіючих елементів:
Потужність і режим роботи лазера. Вища потужність і режим безперервної хвилі зазвичай забезпечують більш швидкий рух, ніж зварювання малої потужності або імпульсне мікро-зварювання.
Матеріал і товщина. Щільні сплави або сплави з високим відбиттям, такі як алюміній і мідь, зазвичай вимагають менших швидкостей, ніж вуглецева сталь однакової товщини. Більш товсті секції потребують більше енергії на одиницю довжини.
Спільне проектування та підгонка-. Автогенне лазерне зварювання віддає перевагу щільним зазорам. Чим пряміше й краще-підігнане з’єднання, тим швидше ви зможете бігати без дефектів.
Якість променя та положення фокусу. Невеликий стабільний фокус в площині з'єднання концентрує енергію і підтримує більш високу швидкість.
Захисний і допоміжний газ. Правильний вибір газу та потік покращують викид розплаву та якість поверхні, забезпечуючи вищу швидкість без окислення.
2. Типові діапазони швидкостей при зварюванні волоконним лазером
Наведені нижче числа є репрезентативними діапазонами для волоконних лазерів безперервної хвилі з гарною-підгонкою та відповідним екрануванням. Фактичні результати залежать від потужності, оптики, геометрії з’єднання та показників якості.
Тонкий лист 0,2-1,0 мм
– Нержавіюча або вуглецева сталь: приблизно від 5 до 15 м/хв при потужності від 1 до 3 кВт.
– Алюмінієві сплави: приблизно від 3 до 10 м/хв при потужності від 2 до 4 кВт завдяки вищій відбивній здатності.
– Імпульсне мікро{0}}зварювання для електроніки чи медичних деталей: зазвичай менше 1 м за хвилину, оскільки пріоритетом є точність, а не швидкість.
Середня товщина від 1 до 3 мм
– Нержавіюча та вуглецева сталь: приблизно від 1 до 5 м/хв при потужності від 2 до 6 кВт.
– Алюміній: приблизно від 0,8 до 3 м/хв при потужності від 3 до 6 кВт.
Товщина плити від 4 до 6 мм
– Сталь із товщиною від 4 до 6 мм: приблизно 0,5–2 м за хвилину з потужністю від 4 до 8 кВт у режимі замкової щілини.
– Секції понад 6 мм: приблизно від 0,2 до 1,0 м за хвилину при потужності від 6 до 12 кВт, залежно від доступу до швів і вимог до якості.
Примітка режиму
– Режим провідності (менше розплавлення без повної замкової щілини) дає чудову косметику, але на нижчих максимальних швидкостях для даного проникнення.
– Режим Keyhole забезпечує глибоке проникнення на вищих швидкостях за умови збереження стабільності.
3. Ефективність порівняно з традиційним зварюванням
Швидкість і час циклу
– Порівняно з TIG: лазерне зварювання зазвичай у 2-10 разів швидше для порівнянних з’єднань і товщини, оскільки воно концентрує енергію та не вимагає нанесення наповнювача.
– Порівняно з MIG: лазер часто працює в 1,5-5 разів швидше на тонких і середніх аркушах для безперервних швів. На дуже товстих кутових зварних швах із великими зазорами високо-зварювальний зварювач MIG може бути конкурентоспроможним.
Підведення тепла та спотворення
– Лазер використовує меншу загальну витрату тепла на одиницю довжини, утворюючи меншу зону термічного-впливу, менше спотворень і менше кроків випрямлення чи повторної обробки.
Пост-обробка
– Вузькі шви та чисті поверхні зменшують або виключають шліфування та полірування, скорочуючи тривалість циклу.
Праця та автоматизація
– Лазери легко інтегруються з ЧПК або роботами, що забезпечує безперервну роботу з високою повторюваністю та меншим втручанням оператора.
Витратні матеріали та енергія
– У багатьох випадках автогенне лазерне зварювання не потребує присадочного дроту, флюсу чи великих об’ємів захисного газу, що зменшує використання витратних матеріалів.
– Сучасні волоконні лазери мають високу електричну ефективність, тому енергія на хорошу частину часто нижча після оптимізації параметрів.
Якість і врожайність
– Висока стабільність променя та замкнутий-контроль потужності можуть покращити-вихід першого проходу, ще більше підвищуючи ефективну пропускну здатність.
4. Коли традиційні процеси все ще можуть бути кращими
– Великі зазори, погана підгонка-або дуже товсті кутові шви можуть сприяти зварюванню MIG із високою швидкістю наплавлення або багатопрохідному -WIG.
– Для матеріалів або покриттів, які вимагають усунення розриву або зволоження, що перевищує те, що може забезпечити автогенний лазер, може знадобитися присадковий дріт або гібридне лазерне-дугове зварювання.
– Менші капітальні бюджети та дуже малі обсяги виробництва можуть зробити звичайні методи більш практичними, незважаючи на меншу швидкість.
5. Практичні кроки для максимізації швидкості та ефективності лазерного зварювання
– Підберіть потужність лазера та положення фокуса до глибини шва; тримайте фокальну площину трохи нижче верхньої поверхні для стабільного зварювання замковою щілиною.
– Підтримуйте лінзи та захисне вікно в чистоті, щоб зберегти якість променя.
– контроль суглобової щілини; на тонкому аркуші тримайте зазори менше 0,1 мм для постійного проникнення на високій швидкості.
– Обережно вибирайте захисний газ і пропускайте його; азот або аргон для нержавіючих сталей, суміші гелію для складної теплопровідності або косметичних потреб.
– Оптимізуйте планування траєкторії, введіть-і виведіть-назовні, а також використовуйте коливання або коливання променя, коли це необхідно, щоб витримати невеликі проміжки без шкоди для швидкості.
– Перевірте параметри за допомогою короткого дизайну--випробувань експериментів перед масштабуванням у виробництві.
Висновок
Лазерне зварювання може працювати від нижче 1 м/хв при точному імпульсному мікро-зварюванні до понад 10 м/хв на тонких аркушах за допомогою безперервних волоконних лазерів. Порівняно з TIG і MIG, він зазвичай забезпечує набагато вищі швидкості руху, меншу витрату тепла, меншу до-обробку та чудовий потенціал автоматизації. Вибір правильного режиму, оптики, газу та кріплення дозволяє виробникам перетворювати номінальну швидкість у реальну продуктивність, зберігаючи високу якість зварювання.
-- Rayther Laser Ліра Чжан