Συγκόλληση δέσμης λέιζερ | Εργασία και σημαντικά μέρη | 4 Πλεονεκτήματα

ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΗ ΔΟΚΙΜΩΝ LASER

Τι είναι η συγκόλληση δέσμης λέιζερ;

Η συγκόλληση δέσμης λέιζερ (LBW) αναφέρεται σε μια τεχνική συγκόλλησης που χρησιμοποιείται για τη σύνδεση μεταλλικών κομματιών ή θερμοπλαστικών με τη βοήθεια λέιζερ. Η δέσμη λέιζερ παράγει μια συγκεντρωμένη πηγή θερμότητας που βοηθά στη διαμόρφωση βαθιών, στενών συγκολλήσεων με υψηλούς ρυθμούς συγκόλλησης.

Η συγκόλληση με δέσμη λέιζερ χρησιμοποιείται συνήθως στην αυτοκινητοβιομηχανία για πολλές εφαρμογές μεγάλου όγκου χρησιμοποιώντας αυτοματισμό. Βασίζεται κυρίως στη διείσδυση ή στη συγκόλληση με κλειδαρότρυπα.

Λέιζερ που χρησιμοποιείται για συγκόλληση. Πηγή εικόνας: TRUMPF GmbH + Co. KGLasertechnik06CC BY-SA 3.0

Πώς λειτουργεί μια μηχανή συγκόλλησης δέσμης λέιζερ;

Η μηχανή συγκόλλησης δέσμης λέιζερ διαθέτει υψηλή πυκνότητα ισχύος με τάξη 1 MW / cm2. Ως αποτέλεσμα αυτού, το LBW σχηματίζει μικρές ζώνες που επηρεάζονται από τη θερμότητα με πολύ υψηλούς ρυθμούς ψύξης και θέρμανσης. Το μέγεθος του σημείου λέιζερ κυμαίνεται συνήθως από 0.2 mm έως 13 mm. Για σκοπούς συγκόλλησης, γενικά προτιμώνται μικρότερα μεγέθη. Το βάθος διείσδυσης κατά τη συγκόλληση είναι άμεσα ανάλογο με την παρεχόμενη ισχύ. Η θέση του εστιακού σημείου παίζει επίσης ρόλο στον προσδιορισμό του βάθους της διείσδυσης: η διείσδυση είναι μέγιστη όταν το σημείο εστίασης βρίσκεται κάτω από την επιφάνεια του δείγματος.

Η ακτίνα λέιζερ που χρησιμοποιείται μπορεί να είναι συνεχής ή παλμική ανάλογα με την εφαρμογή του συστήματος συγκόλλησης. Για συγκόλληση λεπτών υλικών όπως ξυραφιών προτιμάται η χρήση παλμών χιλιοστών του δευτερολέπτου. Για βαθιά συγκόλληση επιφάνειας χρησιμοποιούνται συνεχώς συστήματα λέιζερ. Το LBW είναι μια τεχνική πολλαπλών χρήσεων που μπορεί να συγκολλήσει υλικά όπως χάλυβες άνθρακα, ανοξείδωτο χάλυβα, τιτάνιο, χάλυβες HSLA και αλουμίνιο. 

Ποια είναι τα πλεονεκτήματα της συγκόλλησης δέσμης λέιζερ (LBW) έναντι της συγκόλλησης δέσμης ηλεκτρονίων (EBW);

  • Η συγκόλληση δέσμης ηλεκτρονίων (EBW) απαιτεί ένα πλήρες κενό για τη λειτουργία. Η δημιουργία ενός συνολικού κενού μπορεί να είναι δύσκολη, επομένως προτιμάται η χρήση συγκόλλησης δέσμης λέιζερ (LBW) (που λειτουργεί και στον αέρα).
  • Η διαδικασία συγκόλλησης δέσμης λέιζερ (LBW) μπορεί να αυτοματοποιηθεί εύκολα με τη βοήθεια ρομποτικών μηχανημάτων.
  • Οι ακτίνες Χ δεν μπορούν να δημιουργηθούν κατά τη διαδικασία συγκόλλησης δέσμης λέιζερ (LBW).
  • Η συγκόλληση δέσμης λέιζερ (LBW) παρέχει καλύτερη ποιότητα συγκόλλησης σε σύγκριση με τη συγκόλληση δέσμης ηλεκτρονίων (EBW).

Ποιοι είναι οι εξοπλισμοί που απαιτούνται για τη συγκόλληση δέσμης λέιζερ;

Λέιζερ (ελαφριά ενίσχυση με διεγερμένη εκπομπή ακτινοβολίας):

Γενικά, για λέιζερ στερεάς κατάστασης συγκόλλησης δέσμης λέιζερ (LBW) όπως λέιζερ ρουμπίνι και λέιζερ Nd: YAG και λέιζερ αερίου.  

Τα λέιζερ στερεάς κατάστασης παράγουν ακτίνες λέιζερ με μήκη κύματος που κυμαίνονται από 1 μικρόμετρο. Nd: Τα λέιζερ YAG μπορούν να λειτουργήσουν με δύο διαφορετικούς τρόπους: παλμικό και συνεχές. Nd: Τα λέιζερ YAG διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο σε διάφορους κατασκευαστικούς σκοπούς όπως χάραξη, χάραξη, ενίσχυση επιφανειών μετάλλων, σήμανση μετάλλων και πλαστικών και συγκόλληση και κοπή χάλυβα ή κραμάτων ή ημιαγωγών. Nd: Τα λέιζερ YAG είναι ζωτικής σημασίας για τη διεξαγωγή πολλών διαδικασιών όπως χάραξη, ενίσχυση επιφανειών μετάλλων, χάραξη, σήμανση μετάλλων και πλαστικών, και χάλυβας κοπής / συγκόλλησης ή ημιαγωγών.

Ένα λέιζερ Nd: YAG. Πηγή εικόνας: KkmurrayPowerlite NdYAGCC-BY 3.0

Τα λέιζερ αερίου ενσωματώνουν τη χρήση πηγών ισχύος χαμηλού ρεύματος και υψηλής τάσης για την παροχή της απαιτούμενης ενέργειας για να διεγείρουν το μείγμα αερίων (ήλιο ή νέον ή διοξείδιο του άνθρακα) ως μέσο επένδυσης. Διοξείδιο του άνθρακα ή COΤα λέιζερ είναι ικανά να παρέχουν συνεχείς ακτίνες λέιζερ υψηλής ισχύος. Γι 'αυτό χρησιμοποιείται για συγκόλληση και κοπή υλικών όπως κράματα, μέταλλα ή γυαλί. Διοξείδιο του άνθρακα ή CO2 Το μήκος κύματος εξόδου του λέιζερ εξαρτάται από τον τύπο του ισοτόπου που υπάρχει στο COμόριο. Για τα βαρύτερα ισότοπα, το μήκος κύματος εξόδου είναι μεγαλύτερο. 

Σήμερα, τα λέιζερ οπτικών ινών που παρέχουν συνεχείς ακτίνες λέιζερ υψηλής ισχύος θεωρούνται αποτελεσματικά για πολλές βιομηχανικές εφαρμογές όπως συγκόλληση (ειδικά ρομποτική βιομηχανική συγκόλληση) και υλικά κοπής όπως πολυμερές ή μέταλλο ή γυαλί. Τα λέιζερ οπτικών ινών είναι συγκριτικά πιο συμπαγή από τα λέιζερ στερεάς κατάστασης ή αερίου (της ίδιας ισχύος εξόδου) και δημιουργούν δέσμη λέιζερ υψηλής ποιότητας περιορισμένης διάθλασης.

Αυτοματοποίηση και κατασκευή με υπολογιστή (CAM):

Αρχικά, η συγκόλληση δέσμης λέιζερ πραγματοποιήθηκε με το χέρι χωρίς παρέμβαση στον υπολογιστή. Σήμερα όμως, με αρκετές ανεπτυγμένες τεχνολογίες, η συγκόλληση με δέσμη λέιζερ υποστηρίζεται από υπολογιστές. Η κατασκευή με τη βοήθεια υπολογιστή (CAM) περιλαμβάνει μια προγραμματισμένη εγκατάσταση λέιζερ που λειτουργεί αυτόματα. Αυτό βελτίωσε την ποιότητα κατασκευής και επέτρεψε τη μαζική εφαρμογή με χαμηλότερο κόστος.

Αυτοματοποιημένα ρομποτικά όπλα που χρησιμοποιούνται για συγκόλληση. Πηγή εικόνας: Phasmatisnox Ρομπότ συγκόλλησης 6 αξόνων FANUCCC-BY 3.0

Τι είναι η απομακρυσμένη συγκόλληση δέσμης λέιζερ;

Παραδοσιακά, στις μηχανές συγκόλλησης δέσμης λέιζερ οι έξοδοι λέιζερ ακολούθησαν τη ραφή με τη βοήθεια συνήθως ρομπότ. Ωστόσο, τα τελευταία χρόνια, η συγκόλληση με απομακρυσμένη δέσμη έχει γίνει πιο δημοφιλής. Σε αυτήν την τεχνική η δέσμη λέιζερ κινείται κατά μήκος της ραφής με τη βοήθεια ενός σαρωτή λέιζερ. Αυτή η μέθοδος δεν απαιτεί ρομποτικό βραχίονα μετά τη ραφή. Η απομακρυσμένη συγκόλληση με λέιζερ παρέχει μια πιο ακριβή συγκόλληση με μεγαλύτερη ταχύτητα.

συγκόλληση δέσμης λέιζερ
Ένας σαρωτής λέιζερ. το κόκκινο βέλος δείχνει την κατεύθυνση της δέσμης λέιζερ. Πηγή εικόνας: 7. ΣάρωσηPlexi GalvohalterCC BY-SA 3.0

Για να μάθετε περισσότερα για τα λέιζερ διοξειδίου του άνθρακα που χρησιμοποιούνται στην επίσκεψη συγκόλλησης δέσμης λέιζερ https://lambdageeks.com/carbon-dioxide-laser/ και για επίσκεψη λέιζερ Nd: YAG https://lambdageeks.com/ndyag-laser/

Σχετικά με το Sanchari Chakraborty

Είμαι πρόθυμος μαθητευόμενος, επί του παρόντος επενδύω στον τομέα της Εφαρμοσμένης Οπτικής και της Φωτονικής. Είμαι επίσης ενεργό μέλος του SPIE (Διεθνής Εταιρεία Οπτικής και Φωτονικής) και του OSI (Optical Society of India). Τα άρθρα μου έχουν ως στόχο να φέρουν στο φως ποιοτικά επιστημονικά ερευνητικά θέματα με απλό αλλά ενημερωτικό τρόπο. Η επιστήμη εξελίσσεται από αμνημονεύτων χρόνων. Γι 'αυτό, προσπαθώ να αξιοποιήσω την εξέλιξη και να το παρουσιάσω στους αναγνώστες.

Ας συνδεθούμε μέσω https://www.linkedin.com/in/sanchari-chakraborty-7b33b416a/

Αφήστε ένα σχόλιο

Η διεύθυνση email σας δεν θα δημοσιευθεί. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται *

Lambda Geeks