Как работает лазерная сварочная машина?

Лазерная сварка-это передовая технология, широко используемая в современных отраслях промышленности для соединения металлических компонентов с чрезвычайной точностью. По мере того, как отрасли переходят в направлении автоматизации и высокого производства, лазерные сварочные машины стали незаменимыми инструментами, предлагая высокую скорость, низкие тепловые искажения и превосходное качество.

По своей сути лазерная сварка - это метод, который использует концентрированный луч света для таяния и предохранительных материалов. В отличие от традиционных методов сварки, которые часто включают контакт и высокую механическую силу, лазерная сварка является бесконтактным, высоко контролируемым процессом. Это приводит к более чистым, более точным и более быстрым сварным швам, что делает его идеальным для применений в автомобильной, аэрокосмической, электронике, медицинских устройствах и многом другом.

Рабочий принцип лазерной сварочной машины

Лазерная сварочная машина работает на принципе использования концентрированных высокоэнергетических лазерных балок для расплава и предотвращения материалов в их соединении. Этот процесс быстрый, точный и генерирует минимальные зоны, затронутые тепловой, делает его идеальным для применений, требующих чистых и точных сварных швов. Чтобы понять, как работает эта технология, давайте разберем основные этапы, участвующие в процессе - начиная с лазерной генерации до окончательного образования сварного шва.

Лазерная генерация и передача

В основе каждой лазерной сварочной машины лежит лазерный источник. Роль лазерного источника состоит в том, чтобы генерировать луч когерентного света, который высоко сфокусирован и направлен на целевую заготовку. Несколько типов лазерных источников используются в зависимости от приложения, типа материала и необходимой выходной мощности.

1. волокнистые лазеры

Волокновые лазеры являются наиболее широко используемыми в современных лазерных сварочных машинах, особенно в высокопрофессиональных и высокоскоростных промышленных применениях. Эти лазеры генерируют луч с помощью оптических волокон, легированных редко -земными элементами, такими как иттербий. Лазерный луч затем передается через волокно с минимальной потерей энергии, что приводит к:

• Высокое качество луча

• Отличная фокусируемость

• Энергоэффективность

• Низкое обслуживание

Из -за их надежности и масштабируемости волокнистые лазеры идеально подходят для роботизированных и автоматизированных сварочных систем.

2. Co₂ лазеры

Co₂ лазеры генерируют инфракрасный лазерный свет, используя смесь газов (обычно углекислый газ, азот и гелий). Эти лазеры эффективны в резки и сварке неметаллических материалов, таких как пластмассы, древесина и керамика. Однако в контексте лазерной сварки они также используются для более толстых металлических материалов, когда доставка пучка через зеркала возможна.

В то время как лазеры CO₂ предлагают высокий уровень мощности, они имеют ограничения в точных приложениях из -за:

• Большой размер пятна луча

• Комплексная подача луча с использованием зеркал

• Более высокое обслуживание по сравнению с волоконными лазерами

3. ND: ЯГА ЛАЗЕРЫ

ND: YAG (неодимий-легированный иттрий-алюминиевый гранат) лазеры традиционно популярны для Лазерные сварочные машины  из -за их способности работать как в непрерывных, так и в импульсных режимах. Они также предлагали гибкость при доставке пучка с помощью волоконной оптики. Тем не менее, с ростом волоконных лазеров, предлагающих повышенную эффективность электричества и более низкие эксплуатационные затраты, ND: YAG -лазеры в значительной степени были сняты в пользу более продвинутых технологий.

Передача и фокусировка луча

После генерации лазерный луч необходимо переносить на площадку для шва. Обычно это делается через:

• Оптоволоконные кабели в волоконных лазерах

• Зеркала и линзы в лазерных системах

Затем луч сфокусируется с использованием точных линз на небольшой области заготовки. Эта концентрированная энергия создает интенсивное локальное отопление, достаточно, чтобы растопить основные материалы, не влияя на окружающие зоны.

Фокусировка, нагревание и таяние материала

Сфокусированный луч, произведенный лазерной сварочной машиной, обеспечивает огромную энергию в точечное место, в результате чего материал быстро нагревается и образует расплавленный бассейн. Этот расплавленный бассейн движется вдоль сустава, когда лазер движется или направляется вдоль пути сварного шва.

Несколько факторов определяют, насколько глубоко и эффективно проникает сварка:

Лазерная мощность : более высокая мощность приводит к более глубокому проникновению и более быстрой скорости сварки.

Фокусный размер пятна : меньший размер пятна увеличивает плотность энергии, что позволяет лучше плавить.

Скорость сварки : более высокие скорости уменьшают тепловой вход, влияя на проникновение и форму шариков.

Тип материала и отражательная способность : металлы, такие как алюминий и медь, отражают лазерный свет и могут потребовать более высокую энергию или специализированные длины волн.

По мере развития лазерного луча, расплавленный бассейн быстро охлаждается и затвердевает, образуя высокопрочный шва. Быстрое нагревание и скорость охлаждения сводит к минимуму искажения и сохраняет структурную целостность материала.

Шаги процесса сварки в лазерной сварочной машине

Функциональность Лазерная сварочная машина  может быть лучше оценена при рассмотрении как пошаговый процесс. Каждый этап-от подготовки материала до затвердевания-имеет решающее значение для достижения последовательных высококачественных сварных швов.

1. Материал позиционирования

Точное позиционирование материала имеет решающее значение для лазерной сварки. Прежде чем начать сварку, заготовки должны быть точно выровнены, чтобы гарантировать, что лазерный луч сфокусирован именно на соединении. В зависимости от настройки, это можно сделать с помощью:

• Высокие приспособления

• Управляемые с ЧПУ таблицы

• Роботизированные руки

• Системы под руководством зрения

В автоматизированных средах камеры машинного зрения обнаруживают и правильные отклонения в режиме реального времени, обеспечивая правильное выравнивание даже для сложной или переменной геометрии.

2. лазерное облучение и контроль

Как только материалы будут правильно расположены, лазерная сварочная машина активирует лазер. Система управления машиной направляет луч в соединение, используя зеркала или волоконную оптику. Этот этап включает в себя контроль в реальном времени над критическими параметрами, такими как:

• Лазерная мощность : диктует количество поставляемой энергии.

• Частота импульса (в импульсном режиме) : количество всплесков энергии в секунду.

• Скорость перемещения : скорость, с которой лазер движется через сустав.

• Фокусная регулировка расстояния : удерживает луч в фокусировке на поверхности сварного шва.

Усовершенствованные лазерные сварочные машины оснащены системами обратной связи с замкнутой петлей, которые регулируют эти переменные на лету, чтобы обеспечить стабильную сварку, даже если материал или среда изменяются.

3. плавление, охлаждение и формация сварки

Когда лазерный луч контактирует с соединением, он генерирует достаточно тепла, чтобы растопить металл, образуя расплавленный бассейн сварного шва. Глубина и ширина сварного шва контролируются параметрами лазера и свойствами материала.

По мере продвижения лазера:

• Тяжелый край расплавленного бассейна охлаждается и затвердевает.

• Сплошной шва для сварного шва, который навсегда объединяет два материала.

• Этот процесс может происходить в непрерывном режиме или импульсных интервалах, в зависимости от техники сварки и применения.

Скорость охлаждения в лазерной сварке, как правило, очень быстрая, что способствует:

• Тонкая микроструктура

• Минимальные зоны, пострадавшие от тепла (HAZ)

• Улучшенная механическая прочность

Типы методов лазерной сварки

Лазерные сварочные машины могут работать в нескольких режимах, каждый из которых подходит для разных приложений.

1. Сварка непрерывной волны (CW)

В этом режиме лазер испускает постоянный луч света, что делает его идеальным для длинных, непрерывных сварных швов. Он часто используется в высокоскоростных производственных линиях, особенно в автомобильном производстве. Сварка CW обычно требует высокой мощности, от 1000 Вт до 6000 Вт.

2. Импульсная лазерная сварка

Этот метод излучает лазерную энергию в коротких, высокоинтенсивных импульсах. Лучше всего для сварки тонких материалов или небольших компонентов, которые чувствительны к нагреву. Импульсная сварка обычно используется в:

• Электроника

• Ювелирные изделия

• Медицинские устройства

Уровни мощности здесь намного ниже, как правило, между 50 Вт до 500 Вт.

3. Сварка замочной скважины против сварки проводимости

• Сварка замочной скважины (глубокое проникновение) : высокая мощность лазера испаряется материал, создавая узкое глубокое отверстие, известное как замочная скважина '. Он идеально подходит для толстых материалов и конструктивных применений.

• Сварка проводимости (поверхностное слияние) : лазер нагревает только поверхность, вызывая мелкое плавление. Он подходит для тонких металлов и точных применений, где минимальное искажение тепла имеет решающее значение.

Точность и контроль

То, что отличает лазерную сварку, - это не только скорость или тепло - это точность и контроль, которые он предлагает.

Лазерная мощность, частота импульса и корректировка фокуса

• Лазерная мощность : определяет, сколько энергии доставляется на заготовку. Большая мощность позволяет получить более глубокие сварные швы или более быструю работу, но слишком много может сжечь или исказить материал.

• Частота пульса : в импульсной сварке это определяет, сколько всплесков энергии доставляется в секунду. Более высокие частоты приводят к более плавным, более последовательным сварным швам.

• Регулировка фокуса : фокус должен быть точно выровнен на поверхности сварки. Сметной фокус может привести к плохому слиянию или слабым суставам.

Автоматические системы управления и зрения

Современные лазерные сварочные машины оснащены мониторингом в реальном времени, автоматическими петлями обратной связи и системами машинного зрения. Эти технологии гарантируют:

• Точное позиционирование

• Последовательное качество сварки

• Обнаружение и коррекция дефектов

• Уменьшенная человеческая ошибка

В расширенных настройках ИИ и машинное обучение даже используются для автоматической оптимизации параметров сварки, дальнейшего повышения качества и эффективности.

Заключение

Лазерная сварка - это чудо современной инженерии, составляющая высокую энергию, точный контроль и интеллектуальную автоматизацию. От генерации лазерного луча до формирования чистых, прочных сварных швов процесс создан для скорости, точности и прочности. Независимо от того, используется ли в электронике, автомобиле или высоком классе производство, его универсальность и точность делают его важным решением.

Если вы хотите изучить технологию лазерной сварки или инвестировать в надежную лазерную сварочную машину, мы рекомендуем общаться с Guangdong Pudian Automation Technology Co., Ltd. как надежный производитель, специализирующийся на передовых сварных решениях, Pudian предлагает экспертное руководство и высокопроизводительное оборудование, адаптированное к вашим потребностям. Посетите их веб -сайт или свяжитесь с их командой сегодня, чтобы узнать больше.