Hegesztő szerelvény
1. Összeszerelési rés és eltérés
Az összeszerelés minősége kulcsfontosságú a hegesztés minőségének biztosításához. A túlzott összeszerelési rések vagy az illesztési hibák könnyen okozhatnak olyan hibákat, mint az átégés, a rossz hegesztés és a hiányos beolvadás. A sarok- és tompaillesztések összeszerelési résének a lehető legkisebbnek kell lennie. A 8-2. táblázat felsorolja a résekre és az illesztési hibákra vonatkozó követelményeket a kézi lézeres autogén hegesztés során.
A munkadarab méreteinek biztosítása, a deformáció csökkentése és a hegesztendő terület hegesztés közbeni torziós alakváltozás miatti eltolódásának megakadályozása érdekében a hegesztés előtt általában tépőhegesztésre van szükség. Az összeszerelő tépőhegesztéshez ugyanazt az eljárást alkalmazzák, mint a formális hegesztéshez. A tépőhegesztések hossza 20–30 mm, és a tépőhegesztések minőségi követelményei (pl. behatolási mélység és szélesség) alacsonyabbak, mint a formális hegesztésre vonatkozó követelmények. A tépőhegesztéshez általában nagyobb haladási sebességet alkalmaznak, mint a formális hegesztéshez. A tépőhegesztések megbízható csatlakozásának biztosítása érdekében a tépőhegesztéseknek laposnak, hosszúnak és vékonynak kell lenniük, és nem lehetnek túlzottan nagyok, szélesek vagy magasak. A tépőhegesztések megfelelő védelmet is igényelnek az oxidáció elkerülése érdekében.
3. Szerelvények és bilincsek
A lézeres hegesztést többnyire a következőkre használják:vékonylemez-hegesztésVékonylemezes hegesztésnél a hegesztést általában a munkadarab elülső oldalán végzik, a hátoldalon pedig elegendő olvasztást biztosítva a jól kialakított hátvarrat eléréséhez. A paraméterek kiválasztásához: az alacsony hőbevitel hiányos fúziót okozhat a hátoldalon; a magas hőbevitel, miközben biztosítja a teljes behatolást a hátoldalon, átégéshez vezethet az olvadt fém gravitációja vagy a munkadarab vastagságához viszonyított aránytalan olvadási szélesség miatt. Az átégés elkerülése érdekében, ha a munkadarab megengedi a befogást, vékonylemezes hegesztés során készülékeket kell használni a munkadarab rögzítéséhez – az elülső oldalt lenyomni, és egy réz vagy rozsdamentes acél hátlapot elhelyezni a hátoldalon. Ez megakadályozza a hegesztési deformáció okozta összeszerelési rések változását vagy az illesztési eltéréseket, és elkerüli a hőösszeomlást. Ha a munkadarab szerkezeti okokból egyenetlen hőelvezetéssel rendelkezik a különböző régiókban, a hőelvezetés kiegyensúlyozására szolgáló készülékek használata is hatékony, amelynek célja az egyenletes méretű hegesztések létrehozása mind az elülső, mind a hátoldalon.
Hegesztési paraméterek kiválasztása
A lézerhegesztési paraméterek általában a lézerteljesítményt, a lézerimpulzus szélességét, a fókuszvesztés mértékét, a hegesztési sebességet és a védőgázt tartalmazzák.
1. Lézerteljesítmény
A lézerhegesztésben van egy küszöblézer-teljesítménysűrűség. Ezen küszöbérték alatt a behatolási mélység sekély; ha eléri vagy túllépi, a behatolási mélység jelentősen megnő. Plazma csak akkor keletkezik, ha a lézer teljesítménysűrűsége a munkadarabon meghaladja a küszöbértéket, ami stabil mély behatolású hegesztést jelez. A küszöbérték alatt csak felületi olvadás történik (stabil hővezetéses hegesztés). A kulcslyukképződés kritikus feltétele közelében a mély behatolású és a hővezetéses hegesztés váltakozik, ami instabil folyamatot eredményez, a behatolási mélység nagy ingadozásával. A lézerteljesítmény a lézeres megmunkálás egyik legfontosabb paramétere, és a hegesztési behatolási mélység kulcsfontosságú meghatározója. Fix fókuszált foltátmérő esetén a lézer teljesítménysűrűsége arányos a lézerteljesítményel: a nagyobb teljesítmény növeli a behatolási mélységet és a hegesztési sebességet. A túlzott teljesítmény azonban az olvadékfürdő súlyos túlmelegedését okozza, növeli a hegesztési szélességet és a hőhatásövezetet (HAZ), és több fröcsköléshez vezet, ami szennyezheti a hegesztőlencsét. Nagy teljesítmény esetén a felületi réteg mikroszekundumok alatt forráspontig hevülhet és jelentősen elpárologhat, így ideális anyagleválasztási folyamatokhoz, például fúráshoz, vágáshoz és gravírozáshoz. Alacsonyabb teljesítménynél a felület milliszekundumok alatt éri el a forráspontot, és az alatta lévő réteg megolvad, mielőtt a felület elpárologna, ami elősegíti a jó fúziós hegesztést.
2. Lézer impulzus szélessége
A lézerimpulzus szélessége, vagy „impulzusszélesség” kulcsfontosságú paraméter az impulzuslézeres hegesztésben. A behatolási mélység és a hőhatásövezet (HAZ) határozza meg: a hosszabb impulzusszélességek növelik a hőhatásövezetet (HAZ), a behatolási mélység pedig az impulzusszélesség négyzetgyökével nő. A hosszabb impulzusszélességek azonban csökkentik a csúcsteljesítményt, ezért általában hővezetéses hegesztéshez használják őket, széles, sekély hegesztési varratok létrehozására – különösen alkalmasak vékony és vastag lemezek átfedő kötéseihez. Az alacsony csúcsteljesítmény azonban túlzott hőbevitelt okoz, és minden anyagnak van egy optimális impulzusszélessége a maximális behatolási mélységhez.
3. A defókuszálás mértékének kiválasztása
A fókuszpont helye kritikus fontosságúlézeres fúziós hegesztésAmikor a fókusz a munkadarab felülete felett van, a behatolási mélység kicsi, ami megnehezíti a mély behatolású hegesztést. Amikor a fókusz a felület alatt van, a munkadarab belsejében a teljesítménysűrűség nagyobb, mint a felületen, ami erősebb olvadást és párolgást eredményez, lehetővé téve az energia mélyebbre jutását a munkadarabba és növelve a behatolási mélységet. Két defókuszálási mód létezik: pozitív defókusz (fókuszsík a munkadarab felett) és negatív defókusz (fókuszsík a munkadarab alatt). A gyakorlatban vastag, nagy behatolási mélységet igénylő lemezek esetén negatív defókuszt alkalmaznak, ahol a lézerfókusz jellemzően 1-2 mm-rel a munkadarab felülete alatt van. Vékony lemezek esetén a pozitív defókusz az előnyösebb, a fókusz 1-1,5 mm-rel a felület felett van.
4. Hegesztési sebesség
Más paraméterek rögzítése mellett a behatolási mélység csökken a hegesztési sebesség növekedésével, miközben a hatásfok javul. A túlzottan nagy sebességek nem felelnek meg a behatolási követelményeknek; a túlzottan alacsony sebességek túlolvadást, széles hegesztéseket, hőhatásövezet túlmelegedését és fokozott forró repedéshajlamot okoznak.impulzuslézeres hegesztésA sebességet a maximális impulzusfrekvencia és a szükséges pontátfedés is meghatározza – minden egyes következő impulzuspontnak bizonyos mértékig át kell fednie egymást. Így egy adott lézerteljesítményhez és anyagvastagsághoz létezik egy optimális sebességtartomány, amelyen belül egy adott sebességnél a maximális behatolási mélység érhető el.
5. Védőgáz
Az inert gázokat gyakran használják az olvadékfürdő védelmére lézerhegesztés során. Míg egyes anyagok nem igényelnek védelmet a felületi oxidáció ellen, a legtöbb alkalmazásban igen. Hagyományosan Ar, N₂ és He gázokat használnak alumíniumötvözetek lézerhegesztéséhez az oxidáció megakadályozására. Elméletileg a He a legkönnyebb, a legnagyobb ionizációs energiával rendelkező gáz, de alacsony teljesítményen és nagy sebességnél a plazma gyenge, ami minimalizálja a gázok közötti különbségeket. Tanulmányok kimutatták, hogy azonos körülmények között az N₂ könnyebben idéz elő kulcslyukképződést az Al-lal lejátszódó exoterm reakciók miatt; a keletkező Al-NO tercier vegyületek nagyobb lézerabszorpcióval rendelkeznek. A tiszta N₂ azonban rideg Al-N fázisokat és pórusokat képez a hegesztésekben. Az inert gázok, mivel könnyűek, pórusok képződése nélkül távoznak, így a kevert gázok hatékonyabbak. Az utóbbi időben megnőtt az Ar-O₂ és N₂-O₂ keverékeket alkalmazó Al lézerhegesztéssel kapcsolatos kutatások.
6. Anyagfelvétel
A lézerenergia anyagának elnyelése olyan tulajdonságoktól függ, mint az abszorpcióképesség, a fényvisszaverőképesség, a hővezető képesség, az olvadási hőmérséklet és a párolgási hőmérséklet, amelyek közül az abszorpcióképesség a legfontosabb. Az abszorpcióképességet befolyásoló tényezők a következők:
Elektromos ellenállás: Polírozott felületek esetén az abszorpciós tényező arányos az ellenállás négyzetgyökével, amely a hőmérséklettel változik.
Felületi állapot: Jelentősen befolyásolja a nedvszívó képességet és így a hegesztési eredményeket.
Üzemeltetési tippek és tabuk kézi szálas lézeres hegesztéshez
1. Kerülje az ívsugárzást
Kézi szálas lézeres hegesztőkHasználjon 4-es osztályú szálas lézereket, amelyek (1080±3) nm-es sugárzást bocsátanak ki, és kimeneti teljesítménye meghaladja az 1000 W-ot (modelltől függően). A közvetlen vagy közvetett expozíció károsíthatja a szemet vagy a bőrt. Bár láthatatlan, a sugár visszafordíthatatlan károsodást okozhat a retinában vagy a szaruhártyában. Mindig viseljen tanúsított lézervédő szemüveget, amikor a lézer működik. Soha ne nézzen közvetlenül a kimeneti fejbe, miközben a lézer be van kapcsolva, még szemüveggel sem.
2. Hegesztési paraméterek beállítása
Állítson be alacsony lézerteljesítményt az érintőképernyőn (ahogy a 8-2. ábra mutatja). Helyezze a hegesztőfej rézfúvókáját a munkadarabhoz, és nyomja meg a pisztoly kapcsolóját a lézer kibocsátásához hegesztéshez. Tipikus paraméterek: lézerfrekvencia 5000 Hz, galvanométer sebessége 300–600, gázkésleltetés >100 ms, 100%-os kitöltési tényező folyamatos kibocsátáshoz. Állítsa be a hegesztési szélességet az összeszerelési rések alapján; a teljesítmény 0–1000 W között állítható (a maximum 0–100%-a). A paraméterek megadása után kattintson az „OK” gombra, és mentse el a beállítások érvénybe lépéséhez.
4. Ne növelje túlzottan a hegesztési sebességet
A hegesztési varratokat a lézerforrás mozgatásával hozzák létre (lásd a 8-3. ábrát). A mélység és a szélesség a sebességtől és a teljesítménytől függ, a tipikus sebesség 1–3 m/perc, így sima, pikkelymentes felületeket hoz létre, <1 oldalaránnyal. Állandó áram és feszültség esetén a sebesség változtatása közvetlenül befolyásolja a hőbevitelt, megváltoztatva a behatolást és a szélességet. A túlzottan nagy sebességek elégtelen fűtést okoznak, ami csökkent behatoláshoz, keskeny szélességhez, alámetszéshez, pórusokhoz és hiányos behatoláshoz vezet.
Mechanikai tisztítás: Rozsdamentes acélkefékkel vagy pneumatikus kerekekkel távolítsa el az oxidokat, amíg ragyogó fehér felületet nem kap. Polírozás után azonnal hegesztse; ha a hegesztés >36 órát késik, polírozza újra.
Kémiai tisztítás: Az oxidokat kémiai reakciókkal távolítsa el (a módszerek anyagonként eltérőek). A 8-3. táblázat az alumíniumötvözetek kémiai tisztítási módszereit sorolja fel. Az olajat/port szerves oldószerekkel (benzin, izopropil-alkohol) távolítsa el áztatással, törléssel és szárítással.
5. Minimalizálja a porozitást
Az alumíniumötvözetek lézerhegesztésében gyakoriak a hidrogénpórusok. Csökkentse őket a felületi nedvesség, az olaj és az oxidok eltávolításával. Az olvadékfürdő hűtési idejének meghosszabbítása (az impulzusszélesség növelésével) segíti a gázok távozását, mivel a lézerhegesztés gyors termikus ciklusa korlátozza a gázkibocsátást. Kerülje a fókuszált vagy negatív defókuszált pozíciókat, ahol az intenzív olvadékfürdő-reakciók és az ötvözet párolgása növeli a porozitást; használjon lágyabb energiát a beállított defókuszáláson keresztül a párolgás csökkentése érdekében.
6. Figyeljen a fáklya tartására
A kézi lézerpisztolyok (lásd a 8-4. ábrát) nehezebbek, mint a TIG pisztolyok, és vastag kábelekkel rendelkeznek, ami a kezelő fáradtságát okozza. Hosszabb idejű hegesztés esetén tartsa a pisztolyt mindkét kezével, tartsa a fúvókát érintkezésben a munkadarabbal, vizuálisan igazítsa be a hegesztési varratot, és húzza a pisztolyt egyenletesen maga felé. Állítsa be a testtartást a hegesztési pozíció alapján a fáradtság és a varratok számának minimalizálása érdekében.
7. Lézer okozta sérülések megelőzése
A nem megfelelő használat balesetet okozhat. Tartsa be az alábbi szabályokat:
Működés közben soha ne nézzen a lézerfejbe.
Ne használjaszálas lézereksötét/homályos környezetben.
Soha ne irányítsa a fáklyát emberekre, amikor a készülék aktív.
Használjon fém védőkorlátokat a hegesztési területtől 3 méteren belül.
A hegesztési zónához való hozzáférést csak a kezelőknek engedélyezze.
Viseljen védőfelszerelést (tanúsítvánnyal rendelkező védőszemüveget, maszkot, kesztyűt). Soha ne nézzen a kimeneti fejbe, miközben a lézer be van kapcsolva, még védőszemüvegben sem.
Óvatosan kezelje a pisztolyt és a kábelt (minimális hajlítási sugár >200 mm).
Használaton kívül tiltsa le a lézerkibocsátási gombot.
A hatékony gázvédelem érdekében biztosítsa a fúvóka minőségét:
Sima belső falak, koncentrikusak a lézerrel.
A deformálódott fúvókákat haladéktalanul cserélje ki a pisztoly egyenletes mozgásának biztosítása érdekében.
A fúvókanyílás mérete (lásd a 8-6. ábrát) befolyásolja a hegesztés minőségét: a nagyobb nyílások növelik a gázáramlást, felgyorsítják a megszilárdulást és növelik a porozitás/repedések kockázatát.
8. Kerülje a nagy sebességeket repedésérzékeny ötvözetek esetén
Kézi lézeres hegesztésautogén, vezeték nélküli, oszcilláló galvanométeres égőfejeket használ. A nagy sebesség csökkenti a behatolást, szűkíti a hegesztési varratokat, alávágást okoz, és megzavarja a védőgázas fedést, rontva a védelmet. Repedésérzékeny ötvözetekhez alacsonyabb sebességet használjon.
9. Biztosítsa a hézagok minőségét
A hőmérsékletkülönbségek és a drót nélküli hegesztés átégést, krátereket vagy kráterrepedéseket okozhat. A hegesztést folyamatosan végezze a leállások minimalizálása érdekében; ha a leállások elkerülhetetlenek (pl. pozícióváltoztatás, szegmentált hegesztés), a kráterek elkerülése érdekében a leállítás előtt kissé lassítson (10 mm). Az átfedés és a minőség érdekében az előző kráter mögött 20 mm-rel kezdje újra a hegesztést.
10. Kövesse a pisztoly megfelelő mozgását
Húzza a pisztolyt maga felé (távoliról közelire) oldalirányú lengés nélkül. Tartson állandó sebességet, miközben figyeli a hegesztés egyenletességét. Függőleges hegesztés esetén lefelé (ne felfelé) haladjon a gyors megszilárdulás elősegítése és az állandó mozgás biztosítása érdekében.
11. Kerülje az alámetszést, a kis lekerekítéseket és az összeomlást az átlapolt hegesztéseknél
Átlapoló hegesztések esetén úgy állítsa be a lézer beesési szögét, hogy a galvanométer a függőleges lemez 2/3-át lefedje (lásd a 8-7. ábrát). Ez hővezetés útján megolvasztja a függőleges lemezt (töltőanyagként) és az alaplemez 1/3-át, lehűlés után megfelelő méretű hegesztési varratot képezve. A rossz minőségű átlapoló hegesztések gyengítik a kötés szilárdságát, csökkentik a repedésállóságot, vagy szerkezeti meghibásodást okoznak – kerülje az alámetszést.
12. Csökkentse a fényvisszaverődést az alumíniumötvözet hegesztésekor
Az alumínium a lézerenergia 60–98%-át visszaveri. A fényvisszaverő képesség az olvadáspontnál meredeken csökken, majd olvadt állapotban stabilizálódik. Az abszorpciós képesség a beesési szög növekedésével csökken; a maximális abszorpció normál beesési szögnél érhető el (a lencse védelméhez igazítsa). A fényvisszaverő képességet az oxidok mechanikai/kémiai tisztítással történő eltávolításával csökkentheti.
13. A védőgáz megfelelő használata
A védőgáz befolyásolja a hegesztés kialakulását, a penetrációt és a szélességet. A legtöbb gáz javítja a minőséget, de lehetnek hátrányai is:
Ar: Alacsony ionizációs energia, magas plazmaképződés (csökkentve a lézer hatékonyságát), de inert, olcsó és sűrű – hatékonyan befedi az olvadékmedencét (ideális általános használatra).
N₂: Mérsékelt ionizációs energia (jobban redukálja a plazmát, mint az Ar), de alumíniummal/szénacéllal reagálva rideg nitrideket képez, csökkentve a szívósságot (ezekhez az anyagokhoz nem ajánlott). Rozsdamentes acélhoz alkalmas, ahol a nitridek növelik a szilárdságot.
14. Védőgáz áramlási sebessége
A gázt meghatározott nyomáson fújják ki a fúvókán keresztül. A fúvóka hidrodinamikai kialakítása és kimeneti átmérője kritikus fontosságú: elég nagy ahhoz, hogy befedje a hegesztési varratot, de korlátozott legyen a turbulens áramlás megakadályozása érdekében (ami levegőt szív be és porozitást okoz). Kézi lézeres hegesztés esetén a tipikus áramlási sebesség 7 l/perc. A túlzott áramlás szennyeződéseket kever az olvadt medencébe, ami rontja a gáz tisztaságát – válassza ki a megfelelő áramlási sebességet.
15. Lézerfókusz pozíció
Fókuszpozíció: Legkisebb pont, legnagyobb energia – erre használhatóponthegesztésvagy alacsony energiájú, minimális foltméret-követelmények (lásd a 8-8. ábrát).
Negatív defókusz: Nagyobb pont (a fókusztól való távolsággal növekszik) – alkalmas mély behatolású folyamatos hegesztéshez és mélyponthegesztéshez.
Pozitív defókusz: Nagyobb folt (a fókusztól való távolsággal növekszik) – alkalmas felületzáráshoz vagy alacsony behatolású folyamatos hegesztéshez.
Teljes penetrációjú hegesztés ellenőrzése: A hátoldalon enyhe színváltozás jó minőséget jelez; a szembetűnő foltok/penetráció fröccsenést vagy mély barázdákat okozhatnak folyamatos hegesztésnél. A fókuszt, az energiát és a hullámformát a minták alapján állítsa be. Vékonyabb anyagokhoz használjon kisebb foltokat az átégés elkerülése érdekében.
Közzététel ideje: 2025. augusztus 21.
