Lazer kaynak

Lazer kaynak yönteminde, parçaları birleştirmek için yüksek enerji yoğunluğuna (ışın çapı 0,1 ... 2 mm) sahip konsantre bir ışık ışını kullanılır. Işık demetinin tipine göre lazer kaynağı darbeli ve sürekli olabilir. Punta birleştirmeler darbeli bir şekilde kaynaklanır, sürekli dikişler için darbeli-periyodik veya sürekli radyasyon kullanılır. Darbeli kaynak, seri veya seri üretimde yüksek hızlı kaynak için sürekli olarak sıcaklıkta ısıtma ve yüksek doğruluktan minimum deformasyon sağlamak gerektiğinde de kullanılır.

Lazer kaynağı, çeşitli malzemeleri birleştirmek için kullanılır: onlarca ila birkaç milimetre kalınlığa sahip çelik, titanyum, alüminyum, refrakter metaller, bakır, metal alaşımları, değerli metaller, bimetaller. Bununla birlikte, alüminyum ve bakır gibi yansıtıcı metallerin lazer kaynağı biraz zordur. Metallerin lazer kaynağı Şek. 2.

Aktif metallerin kaynağı, ışık huzmesine maruz kalma alanına yönlendirilmiş bir jet şeklinde koruyucu gaz kullanılarak gerçekleştirilir.

Fotoğraf 1 — Katı hal lazerinde kaynak: 1 — aktif ortam (yakut, granat, neodimyum), 2 — pompa lambası, 3 — opak ayna, 4 — yarı saydam ayna, 5 — fiber optik, 6 — optik sistem, 7 — detay, 8 — odak noktasında lazer ışını, 9, 10 — lazer ışını ayırıcılar.

Fotoğraf 2 — Malzemelerin kaynaklanabilirliği

Penetrasyon derinliğine göre üç tip lazer kaynağı vardır:

1) mikro kaynak (100 mikrondan az),

2) mini kaynak (0,1 ... 1 mm),

3) makro kaynak (1 mm'den fazla).

Penetrasyon derinliği genellikle 4 mm'yi geçmediği için lazer kaynağı ağırlıklı olarak hassas alet imalatında, elektronik cihazların, saatlerin imalatında, uçak yapımında, otomotiv endüstrisinde, boru kaynağında yaygın olarak kullanılmaktadır. kuyumculuk sektörü

Alın kaynağı ve bindirmeden önce 0,1 ... 0,2 mm'lik bir boşluk olduğundan emin olun. Büyük boşluklarda tükenmişlik ve sentez eksikliği meydana gelebilir.

Lazer kaynak modunun ana parametreleri şunlardır:

1) nabız süresi ve enerjisi,

2) darbe frekansı,

3) ışık huzmesinin çapı,

4) odaklanmış ışının en küçük parçasından yüzeye olan mesafe,

5) kaynak hızı. 5 mm / s'ye ulaşır. Hızı artırmak için darbe frekansı artırılır veya sürekli mod kullanılır.

Endüstri, lazer kaynağı için 2 tip lazer kullanır:

1) katı hal - yakut, neodimyum ve YAG lazerler (itriyum alüminyum garnet bazlı);

2) gaz CO2 lazerleri.

Son zamanlarda, aktif elemanı kuvarsdan yapılmış bir optik fiber olan lazer kaynak makineleri de ortaya çıktı.Bu tür lazerler, "sorunlu" malzemelerin - yüksek yansıtıcılığa sahip bakır ve pirinç, titanyum - kaynaklanmasına izin verir.

Çeşitli lazer kaynak makinelerinin yetenekleri Tablo 1 ve 2'de gösterilmektedir.

CO2 gazı lazer kaynak modlarının örnekleri Tablo 3'te gösterilmektedir.

Çizelge 1 - Sac kalınlığı ve kaynak lazer gücü

Çizelge 2 - Lazerlerin uygulanabilirliği

Çizelge 3 - Bir gaz lazeri ile lazer alın kaynağı modları

Lazer ışınının çapı genellikle 0,3 mm'dir. 0,3 mm'den küçük bir kirişle kaynak yapılan alın kaynaklarında yapışma ve penetrasyon eksikliği olabilir. 10 kW'a kadar lazerlerle kaynak genellikle dolgusuz yapılır.

Lazer kaynağı sırasında ısıdan etkilenen alanın küçük olması nedeniyle kaynak çok çabuk soğur. Bunun, kaynaklı birleştirmenin kalitesi için hem olumsuz hem de olumlu sonuçları olabilir. Birçok metal, en iyi fiziksel ve mekanik özellikleri bağlantı yerlerinin hızlı soğumasıyla verir. Bununla birlikte, paslanmaz çeliği kaynak yaparken bu, kaynak kırılmasına neden olabilir. Darbe genişliğini 10 ms'ye çıkarmak ve ön ısıtma bu olguyu ortadan kaldırmaya yardımcı olur.

Doğru kaynak malzemesi ve modu seçimi ile lazer kaynağı en yüksek kalitede dikişler üretir.

Lazer sistemleri 3 kategoriye ayrılabilir:

1) Muhafaza cihazları. Bu tür cihazlarda iş parçaları, koruyucu nötr atmosfer ve lazer ışını içeren özel bir kapalı alana yerleştirilir. Kaynakçı, özel bir optik sistem kullanarak kaynak işlemini kontrol edebilir ve izleyebilir.

2) Dış kaynak için tasarlanmış cihazlar.Lazer ışını birkaç serbestlik derecesine sahiptir ve programlanmış hareketler üretir. Kaynak bölgesi bir gaz akışı ile korunmaktadır.

3) Manuel lazer kaynağı için tasarlanmış cihazlar. Lazer torçları, TIG kaynak torçlarına çok benzer. Lazer ışını, bir optik fiber kullanılarak hamlaca iletilir. Kaynak sırasında kaynakçı bir elinde lazer torcu, diğer elinde dolgu malzemesini tutar.

Çizelge 4 - Farklı lazer kaynağı türlerinin karşılaştırılması

Lazer kaynağının avantajları şunları içerir:

1) lazer ışınının malzeme üzerindeki küçük bir termal etki alanı ve sonuç olarak önemsiz termal deformasyonlar;

2) ulaşılması zor yerlerde, lazer radyasyonuna şeffaf bir ortamda (cam, sıvılar, gazlar) kaynak yapma imkanı;

3) manyetik malzemelerin kaynağı;

4) ışık huzmesinin küçük çapı, mikro kaynak olasılığı, iyi estetik özelliklere sahip dar kaynak dikişi;

5) süreci otomatikleştirme yeteneği;

6) optik iletim yoluyla ışık huzmesinin esnek manipülasyonu;

7) lazer ekipmanının çok yönlülüğü (lazerle kaynak ve kesme, işaretleme ve delme için kullanım imkanı);

8) farklı malzemeleri kaynaklama imkanı.

Lazer kaynağının dezavantajları:

1. Lazer ekipmanının yüksek maliyeti ve karmaşıklığı.

2. Kaynak kenarlarının hazırlanması ve temizlenmesi için yüksek gereksinimler.

3. Kalın duvarlı parçaların kaynaklanmasının imkansızlığı, yetersiz güç.Kaynak lazerlerinin gücünün artması, lazer ışınının metal üzerinde daha güçlü bir etki ile kaynak bölgesinde aktif olarak dağılması, bu da cihazın optik sistemine zarar vermesi ve lazeri birkaç saat içinde devre dışı bırakması ile sınırlıdır. .