Hogyan működik a lézeres hegesztőgép?

A lézerhegesztés egy élvonalbeli technológia, amelyet széles körben használnak a modern iparágakban, hogy a szélsőséges pontosságú fém alkatrészeket összekapcsolják. Ahogy az iparágak az automatizálás és a nagy pontosságú gyártás felé mozognak, a lézerhegesztőgépek nélkülözhetetlen eszközökké váltak, nagy sebességet, alacsony termikus torzulást és kiváló minőséget kínálva.

A lézerhegesztés magában egy olyan technika, amely koncentrált fénysugarat használ az anyagok megolvadásához és megolvadásához. A hagyományos hegesztési módszerektől eltérően, amelyek gyakran érintkezést és nagy mechanikai erővel járnak, a lézerhegesztés nem érintkezés nélküli, nagyon szabályozott folyamat. Ez tisztább, pontosabb és gyorsabb hegesztést eredményez, így ideális az autóiparban, a repülőgépben, az elektronikában, az orvostechnikai eszközökben és még sok másban.

Lézeres hegesztőgép működési elve

Egy lézeres hegesztőgép a koncentrált, nagy energiájú lézernyalábok felhasználásának elvén működik, hogy megolvadjanak és biztosítsák az anyagokat. Ez a folyamat gyors, pontos, és minimális hőre ható zónákat generál, így ideális a tiszta és pontos hegesztést igénylő alkalmazásokhoz. Ahhoz, hogy megértsük, hogyan működik ez a technológia, bontjuk le a folyamatban részt vevő alapvető szakaszokat - a lézeres generációtól a hegesztés végső kialakulásáig.

Lézeres előállítás és sebességváltó

Minden lézeres hegesztőgép középpontjában a lézerforrás van. A lézerforrás szerepe az, hogy koherens fénysugár generáljon, amely nagyon koncentrált és a cél munkadarabhoz irányul. Az alkalmazástól, az anyagtípustól és a szükséges kimeneti teljesítménytől függően számos típusú lézerforrásot használnak.

1. szálas lézerek

A szálas lézereket a legszélesebb körben használják a modern lézerhegesztőgépekben, különösen a nagysebességű és nagysebességű ipari alkalmazásokban. Ezek a lézerek a gerendát olyan optikai szálakon keresztül generálják, amelyeket ritka földi elemekkel, például Ytterbiummal adományoznak. A lézernyalábot ezután a szálon keresztül továbbítják minimális energiavesztéssel, ami a következőket eredményezi:

• Magas színvonalú

• Kiváló fókuszálhatóság

• Energiahatékonyság

• Alacsony karbantartás

Megbízhatóságuk és méretezhetőségük miatt a szálas lézerek ideálisak robot és automatizált hegesztési rendszerekhez.

2. Co₂ lézerek

A CO₂ lézerek infravörös lézerfényt generálnak gázok (általában szén -dioxid, nitrogén és hélium) keverékével. Ezek a lézerek hatékonyan vágják és hegesztik a nem fémes anyagokat, például műanyagokat, fa és kerámiákat. A lézerhegesztés összefüggésében azonban vastagabb fém anyagokhoz is használják, ha a tükrökön keresztüli sugárzás megvalósítható.

Míg a CO₂ lézerek nagy teljesítményszintet kínálnak, korlátozásokkal rendelkeznek a precíziós alkalmazásokban:

• Nagyobb gerendafoltméret

• Komplex sugárzás tükrökkel

• Nagyobb karbantartás a szálas lézerekhez képest

3. ND: YAG lézerek

ND: A YAG (neodímium-adalékolt Yttrium alumínium gránát) lézerek hagyományosan népszerűek voltak Lézeres hegesztőgépek,  mivel képesek mind folyamatos, mind impulzusos módban működni. Rugalmasságot kínáltak a sugárzásban a száloptika révén is. Mivel azonban a szálas lézerek növekedése jobb elektromos hatékonyságot és alacsonyabb működési költségeket kínál, az ND: A YAG lézereket nagymértékben fokozatosan megszüntették a fejlettebb technológiák javára.

Gerenda átvitel és fókuszálás

A generáció után a lézernyalábot a hegesztési helyre kell szállítani. Ezt általában a következőkön keresztül végzik:

• Száloptikai kábelek szálas lézerekben

• Tükrök és lencsék a CO₂ lézerrendszerekben

A gerendát ezután precíziós lencsékkel fókuszálják a munkadarab kis területére. Ez a koncentrált energia intenzív lokalizált fűtést hoz létre, amely elég ahhoz, hogy megolvadjon az alapanyagok, anélkül, hogy befolyásolná a környező zónákat.

Az anyag fókuszálása, fűtése és megolvadása

A lézeres hegesztőgép által termelt fókuszált sugár hatalmas energiát szolgáltat a pontos helybe, ami az anyag gyorsan felmelegszik és olvadt medencét képez. Ez az olvadt medence az ízület mentén halad, amikor a lézer mozog, vagy a hegesztési út mentén vezet.

Számos tényező határozza meg, hogy a hegesztés mélyen és hatékonyan hatol be:

Lézerteljesítmény : A nagyobb teljesítmény mélyebb behatolást és gyorsabb hegesztési sebességet eredményez.

Fókuszpontméret : A kisebb foltméret növeli az energia sűrűségét, lehetővé téve a jobb olvadást.

Hegesztési sebesség : A gyorsabb sebesség csökkenti a hő bemenetet, befolyásolja a behatolást és a gyöngy alakját.

Anyag típusa és reflexióssága : Az olyan fémek, mint az alumínium és a réz tükrözik a lézer fényt, és nagyobb energiát vagy speciális hullámhosszokat igényelhetnek.

A lézernyaláb előrehaladtával az olvadt medence gyorsan lehűl és megszilárdul, nagy szilárdságú hegesztési varrást képezve. A gyors fűtési és hűtési arányok minimalizálják a torzítást és megőrzik az anyag szerkezeti integritását.

Hegesztési folyamat lépések egy lézeres hegesztőgépben

A A lézeres hegesztőgépet  jobban meg lehet értékelni, ha lépésről lépésre vizsgálják. Minden szakasz-az anyagi előkészítéstől a megszilárdulásig-elengedhetetlen a következetes, kiváló minőségű hegesztések eléréséhez.

1. Anyag pozicionálás

A pontos anyag pozicionálása kritikus jelentőségű a lézerhegesztés során. A hegesztési folyamat megkezdése előtt a munkadarabokat pontosan be kell igazítani annak biztosítása érdekében, hogy a lézernyaláb pontosan az ízületre összpontosítson. A beállítástól függően ez megtehető:

• Nagy pontosságú berendezés

• CNC-vezérelt táblák

• Robotfegyverek

• Látásvezérelt rendszerek

Az automatizált környezetben a gépi látáskamerák valós időben észlelik és javítják az eltéréseket, biztosítva a megfelelő igazítást még a komplex vagy változó geometriák esetén is.

2. lézernyaláb besugárzás és vezérlés

Miután az anyagokat megfelelően elhelyezték, a lézeres hegesztőgép aktiválja a lézert. A gép vezérlőrendszere tükrök vagy száloptika segítségével irányítja a gerendát az ízületre. Ez a szakasz magában foglalja a kritikus paraméterek valós idejű ellenőrzését, például:

• Lézerteljesítmény : Diktálja a szállított energiamennyiséget.

• Impulzusfrekvencia (impulzusos módban) : Az energiacsökkentések száma másodpercenként.

• Utazási sebesség : A lézer sebességének sebessége az ízületen.

• Fókusztávolság beállítása : A gerendát a hegesztési felület fókuszában tartja.

A fejlett lézerhegesztőgépek zárt hurkú visszacsatolási rendszerekkel rendelkeznek, amelyek ezeket a változókat lezártak a stabil hegesztés biztosítása érdekében, még akkor is, ha az anyag vagy a környezet megváltozik.

3. Olvadás, hűtés és hegesztés kialakulása

Amint a lézernyaláb érintkezik az ízülethez, elegendő hőt generál a fém megolvadásához, és egy olvadt hegesztési medencét képez. A hegesztés mélységét és szélességét a lézer paraméterei és az anyag tulajdonságai szabályozzák.

A lézer előrehaladtával:

• Az olvadt medence hátsó széle lehűl és megszilárdul.

• Egy szilárd hegesztési varrás képződik, amely véglegesen megolvasztja a két anyagot.

• Ez a folyamat folyamatos vagy impulzusos időközönként fordulhat elő, a hegesztési technikától és az alkalmazástól függően.

A lézerhegesztés hűtési sebessége általában nagyon gyors, ami hozzájárul:

• Finom mikroszerkezet

• Minimális hővel érintett zónák (HAZ)

• Fokozott mechanikai szilárdság

Lézerhegesztési technikák típusai

A lézeres hegesztőgépek több módban is működhetnek, mindegyik különböző alkalmazásokhoz.

1. Folyamatos hullám (CW) hegesztés

Ebben a módban a lézer állandó fénysugár bocsát ki, így ideális hosszú, megszakítás nélküli hegesztésekhez. Gyakran használják nagysebességű gyártósorokban, különösen az autóipari gyártásban. A CW hegesztés általában nagy energiát igényel, 1000W és 6000W között.

2.

Ez a módszer lézerenergiát bocsát ki rövid, nagy intenzitású impulzusokon. Ez a legjobb, ha vékony anyagokat vagy kis alkatrészeket hegeszteni, amelyek érzékenyek a hőre. Az impulzusos hegesztést általában használják:

• Elektronika

• Ékszerek

• Orvostechnikai eszközök

A teljesítményszint itt sokkal alacsonyabb, általában 50 és 500W között.

3. Kulcslyuk hegesztése vs. vezetési hegesztés

• Kulcslyuk hegesztése (mély behatolás) : A lézer nagy teljesítménye elpárologtatja az anyagot, létrehozva egy keskeny, mély lyukat, amelyet 'kulcstartó néven ismert. Ez lehetővé teszi, hogy a hegesztés mélyen behatoljon az anyagba. Ideális vastag anyagokhoz és szerkezeti alkalmazásokhoz.

• Vezetési hegesztés (felületi fúzió) : A lézer csak a felületet melegíti, sekély olvadást okozva. Vékony fémekhez és precíziós alkalmazásokhoz alkalmas, ahol a minimális hő -torzítás kritikus.

Pontosság és irányítás

A lézerhegesztést elválasztja, nem csak a sebessége vagy a hője, hanem az általa kínált pontosság és vezérlés.

Lézerteljesítmény, impulzusfrekvencia és fókusz beállítás

• Lézerteljesítmény : Meghatározza, hogy mekkora energiát szállítanak a munkadarabhoz. A nagyobb teljesítmény lehetővé teszi a mélyebb hegesztést vagy a gyorsabb működést, de túl sok éghet vagy torzíthatja az anyagot.

• Impulzusfrekvencia : Az impulzusos hegesztés során ez meghatározza, hogy hány energiát szállítanak másodpercenként. A magasabb frekvenciák simább, következetesebb hegesztést eredményeznek.

• Fókusz beállítás : A fókuszpontot pontosan a hegesztési felületen kell igazítani. Az eltérő hangsúly rossz fúzióhoz vagy gyenge ízületekhez vezethet.

Automatikus vezérlési és látási rendszerek

A modern lézeres hegesztőgépek valós idejű megfigyeléssel, automatikus visszacsatolási hurkokkal és gépi látási rendszerekkel vannak felszerelve. Ezek a technológiák biztosítják:

• Pontos elhelyezés

• Következetes hegesztésminőség

• A hibák észlelése és korrekciója

• Csökkentett emberi hiba

A fejlett beállításokban az AI és a gépi tanulás még a hegesztési paraméterek automatikus optimalizálására, a minőség és a hatékonyság tovább javításához.

Következtetés

A lézerhegesztés a modern mérnöki munka csodája - a nagy energiát, a pontos vezérlést és az intelligens automatizálást. A lézernyaláb előállításától a tiszta, tartós hegesztések kialakításáig a folyamat a sebesség, a pontosság és az erősség érdekében készül. Akár az elektronikában, az autóiparban vagy a csúcskategóriás gyártásban használják, annak sokoldalúságát és pontosságát alapvető megoldássá teszik.

Ha a lézeres hegesztési technológiát vagy egy megbízható lézerhegesztőgépbe való befektetést kívánja, azt javasoljuk, hogy kapcsolódjon a Guangdong Pudian Automation Technology Co., Ltd.-hez, mint megbízható gyártó, amely a fejlett hegesztési megoldásokra szakosodott, a Pudian szakértői útmutatást és nagy teljesítményű berendezéseket kínál az Ön igényeihez. Látogasson el a weboldalukra, vagy vegye fel a kapcsolatot ma a csapatukkal, hogy többet megtudjon.