Silné stránky a omezení laserového svařování: Je silné?

V průmyslu svařování je laserové svařování považováno za silnou a sofistikovanou metodu procesu spojování. Využívá vysoce koncentrované světelné paprsky zvané lasery. Na cíleném povrchu materiálu vytváří laserový paprsek intenzivní teplo na kontaktním místě a způsobí, že se materiál při ochlazování a tuhnutí roztaví a vytvoří silnou vazbu.

Laserové svařování má své výhody i nevýhody. Ve srovnání s jinými svařovacími procesy jako MIG nebo TIG je laserové svařování silnější. Dnes se seznámíme s laserovým svařováním, jeho přednostmi a omezeními, použitelností a tak dále. V tomto článku také porovnáme laserové svařování s několika metodami svařování.

Pojďme se tedy ponořit do světa laserového svařování.

Co je laserové svařování?

Laserové svařování je metoda svařování, která využívá soustředěné laserové paprsky o vysoké teplotě k roztavení kovového povrchu. Roztavené části se pak spojí a po vychladnutí ztuhnou. Jako každé jiné laserové zařízení, laserové svařovací stroje využívají také některé specifické prvky laserů včetně pevnolátkových laserů, plynových laserů (CO2 lasery) a diodové lasery.

Vysoce kvalitní svařování s minimálním zkreslením a vyhřívanou zónou z něj dělá dobrou volbu pro širokou škálu svařovacích projektů.

Existují i další svařovací procesy, jako je svařování plynovým kovovým obloukem (GMAW/MIG), svařování plynovým wolframovým obloukem (GTAW/TIG), obloukové svařování v ochranné atmosféře (Stick), obloukové svařování tavidlem, svařování pod tavidlem, odporové bodové svařování a svařování elektronovým paprskem.

Zejména laserové svařování je ze všech nejpraktičtější a nejuniverzálnější.

Jak to funguje?

Laserové svařování využívá vysoce koncentrované zaostřené laserové paprsky k ohřevu kovového povrchu k roztavení. Po spojení dílů se nechají vychladnout, dokud neztuhnou.

Informace o uživateli jsou uvedeny níže krok za krokem.

1. Generování paprsku: Proces svařování začíná generováním vysoce výkonného laserového paprsku. Různé typy laserů, jako jsou pevnolátkové lasery, plynové lasery (např. CO2 lasery), nebo diodové lasery, lze použít v závislosti na požadavcích aplikace.

2. Zaostření paprsku: Poté je laserový paprsek směrován do zaostřeného bodu pomocí zrcadel a čoček. Efektivní ohřev a tavení materiálů do značné míry závisí na přesnosti zaostřovacího bodu a teplotě.

3. Příprava materiálu: Před zahájením procesu svařování je nezbytná příprava materiálu. To zahrnuje čištění, upínání a povrchovou úpravu.

4. Proces svařování: Zaměřte laserové paprsky na připravený povrch materiálu. Nasměrovaný bod povrchu taje koncentrovaným teplem laseru.

5. Tvorba svaru: Roztavené materiály se spojí a vytvoří pevný spoj. Pro zvýšení pevnosti spoje a vyplnění mezer lze použít další filtry.

6. Chlazení a tuhnutí: Jakmile je svařování dokončeno, roztavené materiály rychle ochlazují a tuhnou, čímž se vytvoří pevné spojení mezi spojenými povrchy. Pro minimalizaci zkreslení je velmi důležité správné řízení chlazení.

7. Kontrola po svařování: Zkontrolujte kvalitu a integritu svařování. V závislosti na konečné úpravě svařování mohou být vyžadovány další dokončovací procesy, jako je broušení, leštění nebo povlakování.

Je laserové svařování silné?

Ano, laserové svařování je považováno za silnou a spolehlivou svařovací techniku. Důvody, proč je laserové svařování silným procesem svařování, jsou uvedeny níže.

• Přesnost a ovládání

Přesná kontrola nad parametry svařování, jako je výkon, rychlost a zaměření, umožňuje zachovat konzistentní vlastnosti svařování a materiálu. Výsledkem jsou pevné svarové spoje.

• Minimální tepelně ovlivněná zóna (HAZ)

Koncentrované paprsky mají za následek minimální tepelně ovlivněnou zónu. To snižuje tepelné zkreslení, zbytková napětí a zeslabení materiálu. V důsledku toho jsou mechanické vlastnosti svarového spoje často lepší než vlastnosti dosažené jinými metodami svařování

• Hluboká penetrace

Laserovým svařováním lze dosáhnout hluboké penetrace s vysokým poměrem stran. Svařování silných materiálů se tak stává dostupnější. Zlepšuje strukturální integritu kloubu.

• Vysoká hustota energie

Vysoká hustota energie zajišťuje účinné tavení a tavení materiálů. Výsledkem je silná metalurgická vazba. Tato vysoká hustota energie umožňuje také svařování oceli a neželezných slitin.

• Bezkontaktní proces

Laserové svařování minimalizuje fyzickou deformaci a kontaminaci svařovaných materiálů, protože se jedná o bezkontaktní metodu svařování.

Výhody a nevýhody

Laserové svařování je všestranný a užitečný proces pro širokou škálu svařovacích prací. Přesto někdy nedokáže poskytnout potřebný výkon ve srovnání s některými jinými metodami svařování. Pojďme se vedle sebe podívat na přednosti a nedostatky laserového svařování.

Klady	Nevýhody
Umožňuje vysoce přesné a kontrolované svařování, ideální pro složité a jemné součásti	Počáteční investice do zařízení pro laserové svařování je ve srovnání s tradičními metodami svařování poměrně vysoká
Dokáže svařovat širokou škálu materiálů, včetně kovů, plastů a různých materiálů	Nemusí být vhodné pro velmi silné materiály nebo materiály s vysoce reflexními povrchy, které mohou odrážet nebo rozptylovat laserový paprsek
Snižuje tepelné zkreslení a poškození materiálu, zachovává mechanické vlastnosti okolního materiálu	Přímá viditelnost laserového paprsku omezuje jeho použití ve svařovacích spojích, které nejsou snadno přístupné nebo mají složitou geometrii
Možnost vysokorychlostního svařování, což zvyšuje produktivitu a zkracuje dobu výroby
Dosahuje pevných svarů u silných materiálů s vysokým poměrem stran, často v jediném průchodu
Snadno se integruje do automatizovaných výrobních systémů, zlepšuje efektivitu a konzistenci

Jak překonat omezení laserového svařování!

Laserové svařování může být skvělou příležitostí, pokud je využíváno správným způsobem. Ano, přináší to určitá omezení, ale většinu z nich můžete překonat. Jak to tedy udělat?

Vysoké náklady na vybavení

• Proveďte důkladnou analýzu nákladů a přínosů. Zvažte dlouhodobé úspory vyplývající ze zvýšené produktivity.

• Prozkoumejte možnosti financování nebo leasingu.

• Začněte s minimální investicí do stroje. Investici postupně navyšujte.

Materiálová omezení

• Používejte nátěry nebo povrchové úpravy na reflexní materiály. To zvýší absorpci laseru a sníží problémy s odrazem.

• Optimalizujte parametry laseru tak, aby lépe vyhovovaly vlastnostem materiálu a tloušťce.

• Kombinujte laserové svařování s jinými metodami svařování (jako je MIG nebo TIG).

Omezená společná přístupnost

• Použití robotických paží a automatizovaných systémů umožní přístup k těžko dostupným kloubům.

• Navrhujte vlastní přípravky a přípravky.

• Používat víceosé laserové svařovací systémy

Navíc postupná implementace stávajících produktů, provádění hodnocení kompatibility a zahájení pilotních projektů může zvýšit efektivitu stroje a znatelně snížit omezení.

Laserové svařování VS MIG

Funkce	Laserové svařování	MIG
Zdroj tepla	Laserový paprsek	Elektrický oblouk
Přesnost	Velmi vysoko	Středně
Tepelně ovlivněná zóna	Minimální	Větší
Svařovací rychlost	Vysoký	Střední až nízká
Průnik	Hluboké, často jednoprůchodové	Dobrý, může vyžadovat více průchodů
Materiálová kompatibilita	Široký sortiment, včetně obtížně svařitelných	Široký sortiment, běžné kovy
Cákanec	Minimální až žádný	Vytváří rozstřik
Náklady na vybavení	Vysoký	Spodní
Požadavek na dovednosti	Potřebné vysoké, specializované školení	Mírné, snáze se učí
Společná dostupnost	Vyžaduje přímou viditelnost	pružnější
Automatizace	Snadno automatizované	Méně snadno automatizované
Bezpečnost	Významná nebezpečí z vysoce výkonných laserů	Vyžaduje preventivní opatření, ale je obecně bezpečnější

Laserové svařování VS TIG

Aspekty	Laserové svařování	TIG svařování
Přesnost a ovládání	Extrémně vysoká přesnost, ideální pro složité a automatizované procesy	Vysoká přesnost s ručním ovládáním, ideální pro detailní a vysoce kvalitní svary
Tepelně ovlivněná zóna (HAZ)	Minimální HAZ, snižuje tepelné zkreslení a zachovává vlastnosti materiálu	Minimalizuje HAZ, ale ne tolik jako laserové svařování
Rychlost	Vysokorychlostní svařování zvyšuje produktivitu	Nižší rychlosti svařování snižují produktivitu
Všestrannost	Vhodné pro širokou škálu materiálů, včetně kovů, plastů a různých materiálů	Vynikající pro různé kovy, zejména neželezné, ale méně univerzální s plasty
Požadavek na dovednosti	Vyžaduje specializované školení a odborné znalosti	Pro dosažení nejlepších výsledků vyžaduje značné dovednosti a zkušenosti
Stát	Vysoké počáteční náklady na vybavení	Mírné náklady na vybavení, vyšší než u některých jiných metod
editaci videa	Ideální pro vysoce přesné, automatizované a velkoobjemové výrobní aplikace	Nejlepší pro vysoce kvalitní svary a ruční ovládání, například v letectví, automobilovém průmyslu a umělecké kovovýrobě