Laserový svařovací stroj

Dva typy laserových svařovacích zařízení, které byste měli vědět

Laserové svařovací zařízení

Odhadovaná doba čtení: 10 minut

Laserové svařovací zařízení
Laserové svařovací zařízení

Laser-obloukové hybridní svařovací zařízení a procesní režim

Technologie laserového hybridního svařování označuje hybridní technologii svařování, která kombinuje laser a další metody svařování. Jeho výhodou je, že dokáže plně využít výhody jednotlivých metod svařování a překonat některé nedostatky. Například, protože poměr ceny a výkonu laserového svařování je příliš velký, při hlubokém pronikání a vysokorychlostním svařování tlustých plechů, aby se zabránilo použití drahých vysokovýkonných laserů, lze lasery s nízkým výkonem kombinovat s konvenčním svařováním v ochranné atmosféře pro kompozitní svařování.

Laserové svařovací zařízení

Laser-obloukové hybridní svařovací zařízení

Jakmile se objevilo hybridní svařování laserovým obloukem, upoutalo pozornost mnoha svářečských pracovníků, takže výzkum a vývoj probíhaly jedna za druhou. Existuje mnoho forem zařízení pro hybridní laserové obloukové svařování. Obrázek 3.1 (a) ukazuje hybridní svařovací systém laser-MIG/MAG. Hybridní svařovací systém se skládá z následujících částí.

  • Hybridní svařovací hlava Laser-MIG/MAG, jak je znázorněno na obrázku 1.1(b).
  • Svařovací systém MIG/MAG (včetně napájecího zdroje, mechanismu podávání drátu a cívky svařovacího drátu).
  • Laser a jeho světlovodný, zaostřovací a přenosový systém.
  • Svařovací robot a jeho ovládací skříňka.
  • Dálkové ovládání.

Kromě toho existuje ochranný plyn, pracovní stůl, řídicí systém atd.

Laser-MIG/MAG hybrid welding system and hybrid welding head
Obrázek 1.1 Hybridní svařovací systém Laser-MIG/MAG a hybridní svařovací hlava

Hybrid svařování hlava, známá také jako hybridní svařovací pistole, je komponenta, která kombinuje laserový paprsek a obloukový zdroj tepla, pomocí kterého lze flexibilně nastavit vzájemnou polohu mezi nimi (jako je vzdálenost mezi optickými vlákny, úhel mezi optických vláken, sekvence laserů a oblouků atd.), Realizace efektivního propojení dvou zdrojů tepla je klíčovou součástí hybridního svařovacího zařízení.

Laserové svařovací zařízení

Na trh byly uvedeny komerční kompozitní svařovací hořáky, jako je koaxiální kompozitní svařovací hořák od Mitsubishi Heavy Industries z Japonska a kompozitní svařovací hořák od Fronius z Rakouska, které lze snadno připojit k robotu [obrázek 1.2 (a)], a výzkum a vývoj Fraunhofer Research Institute v Německu Laser-MIG paraxiální hybridní svařovací hořák založený na principu „integrované trysky“ [obrázek 1.2 (b)], svařovací hořák je pevně upevněn trubkami a vnější strana laseru a oblouk je chráněn kruhovým vodou chlazeným měděným pouzdrem. Úhel mezi laserem a svařovacím hořákem MIG je 15℃~30℃, může přiblížit dva zdroje tepla k maximu, čímž se sníží objem svařovací pistole, díky čemuž je použití svařovací pistole flexibilnější a snadno realizovatelné trojrozměrné automatické svařování.

Composite welding torch of Fronius and Fraunhofer Institute
Obrázek 1.2 Kompozitní svařovací hořák společnosti Fronius a Fraunhofer Institute

In addition to the conventional hybrid welding system, the researchers also developed a synchronous modulation laser-arc hybrid welding system (HybSy). The system has the following characteristics: laser arc control mechatronics, the process synergy is further expanded, the welding speed is faster, the application range of processing materials is wider, and the three-dimensional processing ability is stronger. The test results show that when surfacing 6mm thick medium-strength steel plates, Under the same process conditions, HybSy is 40% higher than conventional hybrid welding penetration.Laser Welding Device

Pracovní režim hybridního svařování laserovým obloukem

U hybridního svařování laser-MIG se v závislosti na různých poměrech tepelného příkonu obou zdrojů tepla liší také fyzikální mechanismus a procesní režim. Podle velikosti výkonu laseru při hybridním svařování lze hybridní svařování laserem a obloukem rozdělit do tří kategorií; 100-wattový laserový obloukový kompozit, 1000-wattový laserový obloukový kompozit a 10 000-wattový laserový obloukový kompozit.

100W laserové obloukové hybridní svařování

Ukazují především vlastnosti obloukového svařování, během procesu svařování nevznikají žádné malé otvory. Energie laseru s nízkým výkonem hraje především roli stabilizace a stlačování oblouku a zlepšení využití energie oblouku, zamezení fenoménu driftu oblouku, ke kterému dochází za podmínek vysoké rychlosti svařování obecně při svařování MIG, a může potlačit výskyt defektů, jako je např. jako hrbolek a podříznutí, čímž se výrazně zlepšuje Rychlost svařování je vhodnější pro vysokorychlostní svařování tenkých plechů. Tento druh hybridního svařovacího režimu má nízkou cenu a přitahuje stále více pozornosti.

10 000 wattové laserové obloukové hybridní svařování

Ukazují především vlastnosti laserového svařování hlubokou penetrací, svar má větší poměr stran. Je obtížné realizovat flexibilní svařování ve všech polohách s kombinací 10 000 W vysoce výkonného CO2 svařování laserem a MIG. Hlavními aplikačními směry jsou zakázkové svařování velkých plochých lodních desek a svařování žeber. Vzhledem k velkým investicím do vybavení (přes deset milionů jüanů) je dočasně obtížné jej popularizovat a aplikovat ve velkém.

1000W laserové obloukové hybridní svařování

Má vlastnosti laserového i obloukového svařování a může plně využít výhod obou. Většinou se používá pro laser-MIG kompozity. Je vhodný pro hliníkovou slitinu, hořčíkovou slitinu, uhlíkovou ocel, nerezovou ocel, nízkolegovanou vysokopevnostní ocel, ultravysokopevnostní ocel a další materiály. Pro svařování středních a tlustých plechů je investice do kilowattového hybridního svařovacího zařízení s laserovým obloukem mírná a dobře se přizpůsobuje různým svařovacím strukturám a má širokou škálu vyhlídek. Jedná se o technologii laserového obloukového hybridního zdroje tepla, která splňuje národní podmínky mé země.

Proces pájení laserem

Laserové pájení je technologie pájení, při které se laser používá jako zdroj tepla k ohřevu vláknitého materiálu k jeho roztavení. Hlavním rysem laserového pájení je použití vysoké hustoty energie laseru k dosažení rychlého zahřátí místních nebo malých oblastí k dokončení procesu pájení. Obrázek 1.3 ukazuje tvar spoje a způsob podávání drátu laserového pájení.

The joint form and wire feeding method of laser brazing
Obrázek 1.3 Tvar spoje a způsob podávání drátu laserového pájení

According to the different heating temperatures, laser welding is divided into soft soldering and brazing. Solder whose liquidus temperature is lower than 450℃ is called soft soldering, which is mainly used for the connection of printed circuit boards and electronic components; solder whose liquidus temperature is higher than 450℃ and lower than the melting point of the base metal for brazing, it is mainly used for the connection of structural steel and galvanized steel. Laser brazing also has advantages in the connection of non-ferrous metals. Most of the non-ferrous metals have higher reflectivity to the laser, and the thermal conductivity of the material is higher. Laser melting and welding require higher power. Laser brazing of silver, copper, nickel, gold, aluminum, and other non-ferrous metals has good results. The brazing seam structure is small and joint performance is good.Laser Welding Device

The brazing filler metal during laser fiber welding can be preset or wire feeding. The brazing heating temperature is low, and the requirement of laser power density is low, so the defocusing method is generally used for heating. In this way, the power density can be reduced, and the spot size and shape can be adjusted according to the size of the brazing seam. Laser brazing joints usually adopt two methods: crimping butt joint and lap joint. In the case of crimping butt joints, the feeding of the solder from the laser front end is conducive to the stability of the brazing process; in the case of lap joints, the feeding of the solder horizontally from the bottom of the side is conducive to the stability of the brazing process.Laser Welding Device

Laserové pájení lze použít jeden paprsek nebo duální paprsek. Duální paprsek lze získat buď dvěma nezávislými lasery nebo děličem laserového paprsku. Dvojité pájení natvrdo může pružněji a pohodlněji řídit dobu ozařování a polohu a lépe řídit proces pájení. Režim laserového ozařování dvoupaprskového laserového pájení na tvrdo, na tupo a na tupo krimpování je znázorněn na obrázku 1.4.

Diagram of dual-beam laser brazing
Obrázek 1.4 Schéma dvoupaprskového laserového pájení

V případě dvoupaprskového laserového překrytí jeden laserový paprsek ohřívá a taví svařovací drát a druhý laserový paprsek ohřívá a vyplňuje mezeru, aby se zvýšila teplota základního materiálu, podpořilo se smáčení a rozprostření vlákna a zvýšilo se pevnost spoje. V případě dokování dochází k ozařování a ohřevu dvou laserových paprsků překrýváním, kromě zlepšení účinnosti ohřevu pájky se také zahřívá a současně zahřívá oblast v blízkosti spoje, což podporuje smáčení, šíření, popř. rovnoměrné rozložení materiálu jehly.

Hlavní technologické parametry laserového pájení jsou následující.

  • Výkon laseru. Oba CO2 laser a YAG laser lze použít pro laserové pájení a jejich příslušné charakteristiky během pájení jsou stejné jako u laserového tavného svařování.
  • Průměr bodu. Laserové pájení obvykle používá rozostřené místo a velikost místa závisí na šířce pájecího švu.
  • Rychlost pájení. Podle skutečných požadavků na pájení závisí na výkonu laseru. Čím větší výkon laseru, tím vyšší rychlost pájení.
  • Rychlost podávání drátu. Za jeho velikost se považuje především vyplnění pájecího švu a dobré tvarování. Rychlost podávání drátu by měla odpovídat rychlosti pájení a rychlost podávání drátu by měla být zvýšena při zvýšení rychlosti pájení.

Kromě toho jsou parametry laserového pájení zpracovány také úhel dopadu laseru, úhel podávání drátu, tvar pájky a velikost.

Při laserovém pájení je výběr přídavného kovu, tavidla a ochranného plynu v zásadě stejný jako u běžného pájení. Ve většině případů lze laserové pájení provádět bez tavidla a ochranného plynu.

Klíčem k laserovému pájení je rozumná kontrola distribuce výkonu laseru. Laserový paprsek se sbíhá na pájce a teplota pájky je příliš vysoká, což vede k příliš rychlému tavení. Nedostatečná teplota základního materiálu způsobuje, že pájka dobře nesmáčí základní materiál, což ovlivňuje plnicí efekt a zhoršuje tvorbu pájecího švu. Laserový paprsek je soustředěn na základní materiál. Teplota pájky může být příliš nízká na to, aby se snížila tekutost nebo aktivita pájky. Základní materiál se může přehřát a roztavit, což způsobí, že pájka vstoupí přímo do roztavené lázně a vytvoří tavný svar. Vzniklá křehká fáze také ovlivňuje výkon pájeného spoje.

Laserové pájení se používá především pro spojování elektronických součástek a integrovaných obvodů desek plošných spojů. Laserové záření se používá k ohřevu vývodů integrovaného obvodu a teplo se přenáší na substrát přes pájku nebo přednastavenou pájku. Po dosažení pájecí teploty se tavidlo a pájka roztaví a substrát a vývody se navlhčí, aby se vytvořilo spojení. YAG lasery se většinou používají pro laserové pájení integrovaných obvodů.

Polovodičový laser je přímý elektron-fotonový konvertor se schopností přímé modulace. Konverzi pulzního laseru a kontinuálního laseru lze realizovat úpravou výstupního výkonu. Výstupní vlnová délka polovodičového laseru je 808nm, což je kratší než u YAG laseru, což více přispívá k absorpci laseru pájkou a zlepšuje účinnost ohřevu. Charakteristikou polovodičového laserového pájení je, že nebude mít tepelný účinek na součásti, které mají být svařeny, a teplotní pole laseru je omezeno na rozsah olova. Tekutost pájky lze účinně řídit, čímž se zabrání přemostění pájky mezi vývody s jemným stoupáním.

Laser Welding Device Laser Welding Device Laser Welding Device Laser Welding Device Laser Welding Device Laser Welding Device Laser Welding Device Laser Welding Device Laser Welding Device Laser Welding Device Laser Welding Device Laser Welding Device Laser Welding Device Laser Welding Device

3 myšlenky na „Two Types of Laser Welding Device You Should Know

  1. Avatar of Dimitry Dimitry napsal:

    Pěkný článek, můžu si u vás koupit laserovou svářečku?

    1. Avatar of Sandy Sandy napsal:

      Ano, katalog Vám pošlu.

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *