Turinys
Lazerinio suvirinimo greičio, galios ir medžiagos storio santykis yra labai svarbus nustatant suvirinimo proceso kokybę ir efektyvumą. Šie trys veiksniai – suvirinimo greitis, lazerio galia ir suvirinamos medžiagos storis – yra tarpusavyje susiję ir turi būti optimizuoti, siekiant gauti tvirtus, be defektų suvirinimo siūlus. Suprasti, kaip jie sąveikauja, yra labai svarbu tokiose pramonės šakose kaip automobilių, aviacijos ir kosmoso pramonė bei gamyba, kur tikslumas ir medžiagos vientisumas yra nepaprastai svarbūs.
Lazerinio suvirinimo aparato pagrindinis įvadas
Lazerinio suvirinimo aparatai naudoja didelės energijos lazerio impulsus, kad lokaliai kaitintų medžiagas nedideliuose plotuose, jas išlydytų šilumos laidumo būdu ir pasiektų suvirinimo tašką. Jo veikimo principas daugiausia apima šiuos aspektus:
- Optinis fokusavimas: lazerinio suvirinimo aparatas naudoja lazerio spindulį, kurį sukuria lazeris, kad sufokusuotų lazerio energiją į suvirinimo tašką per optinius komponentus, tokius kaip lęšiai ar veidrodžiai.
- Šilumos laidumas: Kai lazerio spindulys apšvitinamas ruošinio paviršiumi, lazerio energija sugeriama ir paverčiama šilumine energija. Šilumos energija palaipsniui perduodama išilgai suvirinto sujungimo metalinės laidžiosios dalies per šilumos laidumą, todėl jos temperatūra pakyla.
- Lydymas ir maišymas: Kai metalo paviršius veikiamas pakankamai aukštos temperatūros, metalas pradeda lydytis ir sudaryti išlydytą skystį. Veikiant lazerio spinduliui, išlydyta skystis greitai difunduoja ir susimaišo, taip suformuojant metalinę jungtį.
- Aušinimas ir sukietėjimas: Sustabdžius lazerio spindulio apšvitą, išlydytas metalas palaipsniui vėsta ir kietėjimo proceso metu sudaro suvirintą jungtį. Kietėjimo metu metalo molekulės persitvarko ir kristalizuojasi, sudarydamos tvirtą suvirintą jungtį.
Lazerinio suvirinimo aparatų privalumai
- Didelis tikslumas: geba pasiekti mikronų lygio suvirinimo tikslumą, ypač tinka mikro ir sudėtingų konstrukcijų suvirinimo poreikiams.
- Didelis greitis: ypač gilaus įsiskverbimo suvirinimo režimu, dėl lazerio energijos koncentracijos išlydyto metalo telkinys yra mažas ir gilus, todėl suvirinimo greitis yra didelis, o gamybos efektyvumas – didelis.
- Maža deformacija: palyginti su tradiciniais suvirinimo metodais, lazerinis suvirinimas pasižymi mažesniu šilumos tiekimu ir mažesniu poveikiu aplinkinėms medžiagoms, o tai naudinga mažinant deformaciją po suvirinimo.
- Maža karščio paveikta zona: gali sumažinti aplinkinių medžiagų terminį pažeidimą ir pagerinti suvirintų jungčių kokybę.
Lazerinio suvirinimo galia, greitis ir medžiagos storis
1. Lazerinio suvirinimo galia
Lazerio galia yra labai svarbus veiksnys, lemiantis įsiskverbimo gylį ir bendrą energijos sąnaudą į medžiagą suvirinimo proceso metu. Lazerio galia lemia šilumos kiekį, skirtą pagrindiniam metalui išlydyti ir suvirinimo vonelei sukurti. Storesnėms plokštėms paprastai reikia didesnės lazerio galios, kad būtų pasiektas pakankamas įsiskverbimas, o plonesnėms medžiagoms mažesnė galia gali padėti išvengti per didelio išsilydymo ar perdegimo.
- Didesnė galia: Leidžia giliau įsiskverbti, todėl tinka suvirinti storesnes medžiagas. Tačiau per didelė galia suvirinant plonesnes plokštes gali sukelti defektų, tokių kaip skylutės nestabilumas, taškymasis ar net perdegimas.
- Mažesnė galiaGeriau veikia su plonesnėmis plokštėmis, nes užtikrina geresnę kontrolę ir apsaugo nuo per didelio karščio deformacijos ar medžiagos išlydymo.
Lazerio galia turi būti kruopščiai parinkta atsižvelgiant į medžiagos storį, kad būtų užtikrintas tinkamas suliejimas be defektų.
2. Suvirinimo greitis
Suvirinimo greitis reiškia, kaip greitai lazeris juda išilgai suvirinamos jungties. Jis turi įtakos šilumos tiekimui ilgio vienetui ir yra labai svarbus nustatant suvirinimo kokybę. Yra tiesioginis ryšys tarp suvirinimo greičio ir lazerio galios, nes padidinus vieną, dažnai reikia reguliuoti kitą, kad būtų išlaikytos norimos suvirinimo savybės.
- Didesnis suvirinimo greitisSumažina šilumos tiekimą suvirinimo siūlės ilgio vienetui, o tai gali būti naudinga plonoms medžiagoms, siekiant išvengti perkaitimo ir deformacijos. Tačiau jei greitis yra per didelis, atsižvelgiant į nurodytą galią, suvirinimo siūlė gali prastai įsiskverbti, todėl jungtys gali būti silpnos arba suliejimas bus nepilnas.
- Mažesnis suvirinimo greitisPadidina šilumos tiekimą, dėl kurio pagrindinė medžiaga labiau išsilydo ir giliau įsiskverbia. Tai naudinga storesnėms plokštėms, tačiau plonose medžiagose gali atsirasti perkaitimas arba per didelis išlydyto metalo tekėjimas.
Optimalaus suvirinimo greičio naudojimas yra būtinas norint subalansuoti šilumos tiekimą ir išvengti įprastų suvirinimo defektų, tokių kaip poringumas, įtrūkimai ar deformacijos.
3. Medžiagos storis
Suvirinamos medžiagos storis vaidina svarbų vaidmenį nustatant tiek reikiamą galią, tiek leistiną suvirinimo greitį. Storesnėms plokštėms reikia daugiau šilumos, kad būtų pasiektas visiškas įsiskverbimas, tai reiškia, kad lazeris turi veikti didesniu galingumu, todėl gali tekti sumažinti suvirinimo greitį, kad būtų pakankamai laiko šilumai sugerti. Ir atvirkščiai, plonesnėms plokštėms reikia mažiau galios ir didesnio greičio, kad būtų išvengta per didelio šilumos tiekimo, dėl kurio jos gali išsilydyti arba perdegti.
- Storesnės plokštėsReikia daugiau energijos, kad būtų pasiektas visiškas įsiskverbimas. Lazeris turi tiekti didesnę galią, o suvirinimo greitis turi būti mažesnis, kad medžiagai būtų perduota pakankamai energijos.
- Plonesnės plokštėsReikia mažiau energijos, todėl galima sumažinti lazerio galią ir padidinti suvirinimo greitį. Plonos medžiagos yra labiau linkusios į dėl karščio atsirandančius deformavimus, todėl labai svarbu tiksliai kontroliuoti šiuos kintamuosius.
Galios, greičio ir storio sąveika
Lazerinio suvirinimo greičio, galios ir plokštės storio santykis yra balansavimo veiksmas. Kiekvienam medžiagos storiui yra optimalus lazerio galios ir suvirinimo greičio derinys, užtikrinantis aukštos kokybės suvirinimą su tinkamu įsiskverbimo gyliu ir minimaliais defektais.
Pavyzdžiui, suvirinant storą plieninę plokštę, padidinus lazerio galią nereguliuojant suvirinimo greičio, gali susidaryti per didelis šilumos tiekimas, dėl kurio gali atsirasti defektų, tokių kaip deformacija arba per plati suvirinimo siūlė. Kita vertus, sumažinus suvirinimo greitį nedidinant galios, suvirinimo siūlė gali būti per gili ir medžiaga gali perkaitinti. Plonoms medžiagoms per didelė galia kartu su mažu suvirinimo greičiu gali lemti per didelį medžiagos išsilydymą arba perdegimą.
Lazerinio suvirinimo greičio ir plokštės storio ryšys
Storoms plokštėms reikalingas lėtesnis suvirinimo greitis
Lazeriu suvirinant storesnes plokštes, medžiagai reikia daugiau šilumos, kad būtų pasiektas visiškas įsiskverbimas ir geras jungties stiprumas. Todėl suvirinimo greitį reikia sumažinti, kad lazerio spindulys spėtų perduoti šilumą visam medžiagos storiui. Jei suvirinimo greitis per didelis, lazerio energija negali visiškai įsiskverbti, todėl gali būti nepakankamas įsiskverbimo gylis, susidaryti nutrūkstantys suvirinimo siūlės arba nepakankamas jungties stiprumas.
- Stora plokštė (> 6 mm): suvirinimo greitis turėtų būti mažas, kad lazerio energija galėtų visiškai prasiskverbti pro visą plokštės storį ir suformuoti stabilų bei didelio stiprumo suvirinimo siūlę.
Plonus lakštus galima suvirinti didesniu greičiu
Palyginti su storomis plokštėmis, plonoms plokštėms (<2 mm) reikia mažiau šilumos, todėl lazeriams lengviau prasiskverbti pro visą storį. Šiuo atveju didesnis suvirinimo greitis gali veiksmingai užkirsti kelią medžiagos perkaitimui ar per dideliam išsilydymui, taip išvengiant suvirinimo deformacijos ar perdegimo. Be to, didesnis suvirinimo greitis taip pat gali pagerinti suvirinimo efektyvumą.
- Plonas lakštinis metalas (<2 mm): suvirinimo greitis turėtų būti didelis, kad sumažėtų suvirinimo defektai, tokie kaip deformacija ir perdegimas dėl medžiagos perkaitimo.
Lazerio galios įtaka suvirinimo greičiui ir plokštės storiui
Lazerio galia lemia energijos tiekimą suvirinimo proceso metu, o didelės galios lazeriai gali tiekti stipresnę šilumą, todėl jie tinka suvirinti storesnes medžiagas; mažos galios lazeriai labiau tinka suvirinti plonesnes medžiagas. Renkantis suvirinimo greitį, lazerio galia turi būti suderinta su plokštės storiu, kad būtų užtikrintas pakankamas įsiskverbimas, nesukeliant medžiagos perkaitimo.
Didelės galios lazerinis storų plokščių suvirinimas
Virinant storesnes plokštes, reikalinga didesnė lazerio galia, kad būtų užtikrintas pakankamas šilumos perdavimas į medžiagos vidų ir susidarytų stabili išlydyta vonelė. Kartu su mažesniu suvirinimo greičiu lazerio energija gali tolygiai kaitinti medžiagą per ilgesnį laiką, užtikrindama įsiskverbimą.
- 6 kW galios suvirinimo stora plokštė (10 mm): suvirinimo greitis paprastai yra nuo 0,5 iki 1,2 m/min.
Plonų plokščių mažos galios lazerinis suvirinimas
Suvirinant plonas plokštes, mažesnė galia ir didesnis greitis padeda išvengti perkaitimo ir suvirinimo siūlės deformacijos. Paprastai, kai lazerio galia yra 2–3 kW, juo galima apdirbti plokštes, kurių storis mažesnis nei 2 mm.
- 2 kW galios suvirinimo plona plokštė (1 mm): suvirinimo greitis paprastai yra nuo 5 iki 10 m/min.
Lazerinio suvirinimo aparato galios ir greičio palyginimo lentelė
Toliau pateikiamas lazerinio suvirinimo aparatų galios ir suvirinimo greičio palyginimo pavyzdys esant skirtingoms plokštės storio sąlygoms:
Medžiagos storis(mm) | Lazerio galia(kW) | Suvirinimo greitis(m/min) |
1.0 | 2.0 | 7.0 |
2.0 | 3.0 | 4.5 |
4.0 | 4.0 | 2.5 |
6.0 | 6.0 | 1.2 |
8.0 | 8.0 | 0.8 |
10.0 | 10.0 | 0.6 |
- Plona plokštė (1–2 mm): Šioje situacijoje tinka mažos galios (2–3 kW) ir didelio suvirinimo greičio (5–10 m/min.) derinys, užtikrinantis greitą darbą neišskiriant per didelio karščio.
- Vidutinio storio plokštė (4–6 mm): vidutinė galia (4–6 kW) kartu su vidutiniu suvirinimo greičiu (1–3 m/min.) gali užtikrinti įsiskverbimą, vengiant per didelio karščio paveiktos zonos.
- Stora plokštė (>6 mm): Storoms plokštėms naudojama didelė galia (8–10 kW) kartu su lėtu suvirinimu (0,5–1 m/min.), kad būtų užtikrintas pakankamas šilumos prasiskverbimas į medžiagą ir suformuotos didelio stiprumo jungtys.
Lazerinio suvirinimo galios, storio ir greičio lentelė
Lazerinis suvirinimas yra tiksli jungimo technologija, galinti užtikrinti greitus ir aukštos kokybės suvirinimo siūles įvairaus storio metalams. Lazerio galios, medžiagos storio ir suvirinimo greičio santykis yra labai svarbus norint pasiekti optimalių rezultatų. Tai išsami lentelė, kurioje išsamiai aprašomi šie dažniausiai naudojamų medžiagų parametrai.
Lengvas plienas
Nerūdijantis plienas
Aliuminis
Varis
Žalvaris
Cinkuotas lakštas
Išvada
Apibendrinant, storesnėms plokštėms paprastai reikia didesnės galios ir mažesnio greičio, o plonesnėms medžiagoms – mažesnės galios ir didesnio suvirinimo greičio. Ši subtili pusiausvyra užtikrina efektyvų energijos naudojimą ir aukštą suvirinimo kokybę. Suprasdami šių kintamųjų sąveiką, gamintojai gali optimizuoti savo procesus konkrečioms reikmėms, medžiagoms ir storiams, todėl gaunami tvirtesni, patikimesni suvirinimo siūlai su minimaliais defektais.
Lithuanian 
English 
Spanish 
Portuguese 
Russian 
Arabic 
French 
Italian 
German 
Polish 
Thai 
Vietnamese 
Czech 
Japanese 
Chinese