Заварување Склопување
1. Јаз во склопувањето и нерамномерно порамнување
Квалитетот на склопувањето е клучен за обезбедување на квалитет на заварување. Прекумерните празнини при склопувањето или неусогласеноста лесно можат да предизвикаат дефекти како што се изгорување, лошо формирање на заварот и нецелосно пенетрација. Јазот помеѓу склопувањето за филетни и челни споеви треба да биде што е можно помал. Табела 8-2 ги наведува барањата за празнини и неусогласеност при рачно ласерско автогено заварување.
За да се обезбедат димензиите на работниот дел, да се намали деформацијата и да се спречи нерамномерност на површината што треба да се завари поради торзиона деформација за време на заварувањето, обично е потребно заварување со леплива лента. Истиот метод на процес како формалното заварување се користи за склопување со леплива лента. Должината на лепливите завари е 20-30 mm, а барањата за квалитет за лепливите завари (на пр., длабочина и ширина на пенетрација) се пониски од оние за формално заварување. За леплива лента генерално се користи поголема брзина на движење отколку за формално заварување. Врз основа на обезбедување сигурно поврзување на лепливите завари, лепливите завари треба да бидат рамни, долги и тенки и не треба да бидат претерано големи, широки или високи. Лепливите завари исто така бараат соодветна заштита за да се избегне оксидација.
3. Прицврстувачи и стеги
Ласерското заварување најчесто се користи зазаварување со тенки плочиПри заварување со тенки плочи, заварувањето обично се изведува на предната страна од работниот дел, со доволно топење на задната страна за да се постигне добро формиран заден завар. За избор на параметри: нискиот влез на топлина може да предизвика нецелосно фузија на задната страна; високиот влез на топлина, додека обезбедува целосна пенетрација на задната страна, може да доведе до изгорување поради гравитацијата на стопениот метал или непропорционална ширина на топење во однос на дебелината на работниот дел. За да се спречи изгорување, ако работниот дел дозволува стегање, треба да се користат прицврстувачи за стегање на работниот дел за време на заварувањето со тенки плочи - притискајќи ја предната страна и поставувајќи плоча од бакар или не'рѓосувачки челик на задната страна. Ова ги спречува промените во празнините на склопувањето или нерамномерното порамнување предизвикано од деформација на заварувањето и избегнува термички колапс. Кога работниот дел има нееднаква дисипација на топлина низ регионите поради структурни причини, користењето прицврстувачи за балансирање на дисипацијата на топлината е исто така ефикасно, со цел да се формираат завари со униформни димензии и на предната и на задната страна.
Избор на параметри за заварување
Општо земено, параметрите на ласерско заварување вклучуваат моќност на ласерот, ширина на ласерскиот импулс, количина на дефокусирање, брзина на заварување и заштитен гас.
1. Ласерска моќност
Постои праг на густина на моќност на ласерот при ласерско заварување. Под овој праг, длабочината на пенетрација е плитка; откако ќе се достигне или надмине, длабочината на пенетрација значително се зголемува. Плазмата се генерира само кога густината на моќност на ласерот на работното парче го надминува прагот, што укажува на стабилно заварување со длабока пенетрација. Под прагот, се случува само површинско топење (стабилно заварување со топлинска спроводливост). Во близина на критичната состојба за формирање на клучалка, заварувањето со длабока пенетрација и заварувањето со топлинска спроводливост се наизменично, што резултира со нестабилен процес со големи флуктуации во длабочината на пенетрација. Моќноста на ласерот е еден од најкритичните параметри во ласерската обработка и клучен фактор за длабочината на пенетрација на заварот. За фиксен дијаметар на фокусирана точка, густината на моќност на ласерот е пропорционална на моќноста на ласерот: поголемата моќност ја зголемува длабочината на пенетрација и брзината на заварување. Сепак, прекумерната моќност предизвикува сериозно прегревање на стопениот базен, ја зголемува ширината на заварот и зоната погодена од топлина (HAZ) и доведува до поголемо прскање, што може да ја контаминира леќата за заварување. Со голема моќност, површинскиот слој може да се загрее до точка на вриење и значително да испари во рок од микросекунди, што го прави идеален за процеси на отстранување на материјал како што се дупчење, сечење и гравирање. При помала моќност, на површината ѝ се потребни милисекунди за да достигне точка на вриење, а основниот слој се топи пред површинското испарување, што овозможува добро фузионо заварување.
2. Ширина на ласерскиот пулс
Ширината на ласерскиот импулс, или „ширина на импулсот“, е клучен параметар кај пулсното ласерско заварување. Се одредува според длабочината на пенетрација и HAZ: подолгите ширини на импулсот го зголемуваат HAZ, а длабочината на пенетрација се зголемува со квадратниот корен од ширината на импулсот. Сепак, подолгите ширини на импулсот ја намалуваат врвната моќност, па затоа генерално се користат за заварување со топлинска спроводливост, формирајќи широки, плитки завари - особено погодни за преклопни споеви на тенки и дебели плочи. Сепак, ниската врвна моќност предизвикува прекумерен влез на топлина, а секој материјал има оптимална ширина на импулсот за максимална длабочина на пенетрација.
3. Избор на количина на дефокусирање
Позицијата на фокусираното место е клучна воласерско фузионо заварувањеКога фокусот е над површината на работниот дел, длабочината на пенетрација е мала, што го отежнува заварувањето со длабока пенетрација. Кога фокусот е под површината, густината на моќност во работниот дел е поголема отколку на површината, што промовира посилно топење и испарување, овозможувајќи енергијата да се пренесе подлабоко во работниот дел и зголемување на длабочината на пенетрација. Постојат два режима на дефокусирање: позитивно дефокусирање (рамнина на фокусот над работниот дел) и негативно дефокусирање (рамнина на фокусот под работниот дел). Во пракса, за дебели плочи кои бараат голема длабочина на пенетрација, се користи негативно дефокусирање, при што ласерскиот фокус обично е 1-2 mm под површината на работниот дел. За тенки плочи, се претпочита позитивно дефокусирање, со фокус 1-1,5 mm над површината.
4. Брзина на заварување
Со фиксни други параметри, длабочината на пенетрација се намалува со зголемувањето на брзината на заварување, додека ефикасноста се подобрува. Претерано високите брзини не ги исполнуваат барањата за пенетрација; претерано ниските брзини предизвикуваат прекумерно топење, широки заварувања, прегревање на HAZ и зголемена тенденција за топло пукање.пулсно ласерско заварување, брзината се одредува и од максималната фреквенција на импулсите и потребното преклопување на точките - секоја следна точка на импулсите мора да се преклопува до одреден степен. Така, за дадена моќност на ласерот и дебелина на материјалот, постои оптимален опсег на брзина, во кој се постигнува максимална длабочина на пенетрација со одредена брзина.
5. Заштитен гас
Инертните гасови често се користат за заштита на стопениот базен за време на ласерско заварување. Иако некои материјали можеби не бараат заштита од површинска оксидација, повеќето апликации имаат. Традиционално, Ar, N₂ и He се користат за ласерско заварување на алуминиумски легури за да се спречи оксидација. Теоретски, He е најлесниот со највисока јонизирачка енергија, но при мала моќност и големи брзини, плазмата е слаба, минимизирајќи ги разликите меѓу гасовите. Студиите покажуваат дека под исти услови, N₂ полесно предизвикува формирање на клучалки поради егзотермни реакции со Al; добиените тернерни соединенија Al-NO имаат поголема апсорпција на ласерот. Сепак, чистиот N₂ формира кршливи Al-N фази и пори во заварите. Инертните гасови, бидејќи се лесни, излегуваат без да предизвикаат пори, што ги прави мешаните гасови поефикасни. Неодамна, се зголемија истражувањата за Al ласерско заварување со употреба на мешавини Ar-O₂ и N₂-O₂.
6. Апсорпција на материјал
Апсорпцијата на ласерската енергија во материјалот зависи од својства како што се апсорптивноста, рефлективноста, топлинската спроводливост, температурата на топење и температурата на испарување, при што апсорптивноста е најкритична. Факторите што влијаат на апсорптивноста вклучуваат:
Електрична отпорност: За полирани површини, апсорпцијата е пропорционална на квадратниот корен од отпорноста, која варира со температурата.
Состојба на површината: Значително влијае на апсорпцијата, а со тоа и на резултатите од заварувањето.
Совети за работа и табуа за рачно заварување со фибер ласер
1. Избегнувајте лачно зрачење
Рачни заварувачи со фибер ласерКористете фибер ласери од класа 4 што емитуваат зрачење (1080±3)nm со излезна моќност што надминува 1000W (во зависност од моделот). Директната или индиректната изложеност може да ги оштети очите или кожата. Иако е невидлив, зракот може да предизвика неповратно оштетување на мрежницата или рожницата. Секогаш носете сертифицирани заштитни очила за ласер кога ласерот работи. Никогаш не гледајте директно во излезната глава додека ласерот е вклучен, дури ни со заштитни очила.
2. Поставување на параметри за заварување
Поставете ниска моќност на ласерот на екранот на допир (како што е прикажано на Слика 8-2). Поставете ја бакарната млазница на главата за заварување на работниот дел и притиснете го прекинувачот за факелот за да емитувате ласер за заварување. Типични параметри: фреквенција на ласерот 5000Hz, брзина на галванометарот 300–600, доцнење на гасот >100ms, работен циклус од 100% за континуирано емитување. Прилагодете ја ширината на заварот врз основа на празнините на склопувањето; моќноста е прилагодлива од 0–1000W (0–100% од максимумот). Откако ќе ги внесете параметрите, кликнете на „OK“ и зачувајте ги поставките за да стапат на сила.
4. Не ја зголемувајте прекумерно брзината на заварување
Заварите се формираат со поместување на ласерскиот извор (видете ја Слика 8-3). Длабочината и ширината зависат од брзината и моќноста, со типични брзини од 1–3 m/мин, создавајќи мазни површини без лушпи со сооднос на ширина и должина <1. За фиксна струја и напон, промената на брзината директно влијае на влезот на топлина, менувајќи ја пенетрацијата и ширината. Претерано високите брзини предизвикуваат недоволно загревање, што доведува до намалена пенетрација, стеснување на ширината, поткопување, пори и нецелосна пенетрација.
Механичко чистење: Користете четки од не'рѓосувачки челик или пневматски тркала за отстранување на оксидите додека не се постигне светло бела завршница. Заварувајте веднаш по полирањето; полирајте повторно ако заварувањето е одложено >36 часа.
Хемиско чистење: Отстранете ги оксидите со помош на хемиски реакции (методите варираат во зависност од материјалот). Табелата 8-3 ги наведува методите за хемиско чистење на алуминиумски легури. Отстранете го маслото/прашината со органски растворувачи (бензин, изопропил алкохол) со натопување, бришење и сушење.
5. Минимизирајте ја порозноста
Водородните пори се вообичаени кај ласерското заварување од алуминиумски легури. Намалете ги со отстранување на површинската влага, маслото и оксидите. Продолжувањето на времето за ладење на стопениот базен (со зголемување на ширината на пулсот) помага гасовите да излезат, бидејќи брзиот термички циклус на ласерското заварување го ограничува ослободувањето на гас. Избегнувајте фокусни или негативни позиции на дефокусирање, каде што интензивните реакции на стопениот базен и испарувањето на легура ја зголемуваат порозноста; користете помека енергија преку прилагодено дефокусирање за да го намалите испарувањето.
6. Обрнете внимание на држењето на факелот
Рачните ласерски факели (видете ја Слика 8-4) се потешки од TIG факелите и имаат дебели кабли, што предизвикува замор кај операторот. За продолжено заварување, држете ја факелот со двете раце, држете ја млазницата во контакт со обработуваниот дел, визуелно порамнете го заварот и повлечете ја факелот постојано кон себе. Прилагодете ја положбата на телото врз основа на положбата на заварување за да го минимизирате заморот и бројот на споеви.
7. Спречување на повреди од ласер
Неправилното работење може да предизвика несреќи. Следете ги овие правила:
Никогаш не гледајте во излезната глава на ласерот за време на работата.
Не користетефибер ласериво затемнети/темни средини.
Никогаш не ја насочувајте фенерчето кон луѓе кога уредот е активен.
Користете метални бариери во рамките на 3 метри од областа за заварување.
Ограничете го пристапот до зоната за заварување само за оператори.
Носете заштитна опрема (сертифицирани очила, маски, ракавици). Никогаш не гледајте во излезната глава додека ласерот е вклучен, дури ни со очила.
Внимателно ракувајте со факелот и кабелот (минимален радиус на свиткување >200 mm).
Оневозможете го копчето за ласерска емисија кога не е во употреба.
Обезбедете квалитет на млазницата за ефикасна заштита од гас:
Мазни внатрешни ѕидови, концентрични со ласерот.
Веднаш заменете ги деформираните млазници за да се одржи стабилно движење на факелот.
Големината на отворот на млазницата (видете ја Слика 8-6) влијае на квалитетот на заварувањето: поголемите отвори го зголемуваат протокот на гас, го забрзуваат стврднувањето и го зголемуваат ризикот од порозност/пукнатини.
8. Избегнувајте големи брзини за легури чувствителни на пукнатини
Рачно ласерско заварувањекористи автогени, безжични, осцилирачки галванометарски факели. Високите брзини го намалуваат пенетрацијата, ги стеснуваат заварите, предизвикуваат поткопување и го нарушуваат покривањето со заштитен гас, влошувајќи ја заштитата. Користете помали брзини за легури чувствителни на пукнатини.
9. Обезбедете квалитет на зглобовите
Температурните разлики и безжичното заварување може да предизвикаат изгореници, кратери или пукнатини во кратерите. Заварувајте континуирано за да ги минимизирате запирањата; ако запирањата се неизбежни (на пр., промени на положбата, сегментирано заварување), малку забавете (10 mm) пред да застанете за да спречите кратери. Повторно стартувајте 20 mm зад претходниот кратер за преклопување и квалитет.
10. Следете го правилното движење на факелот
Повлечете го факелот кон себе (од далеку кон блиску) без странични осцилации. Одржувајте стабилна брзина додека го следите конзистентното формирање на заварот. За вертикално заварување, користете движење надолу (не нагоре) за да го поттикнете брзото стврднување и да обезбедите стабилно движење.
11. Избегнувајте потсекување, мали филети и колапс во заварените места
За преклопни заварувања, прилагодете го аголот на инциденца на ласерот така што галванометарот покрива 2/3 од вертикалната плоча (видете ја Слика 8-7). Ова ја топи вертикалната плоча (како полнач) и 1/3 од основната плоча преку топлинска спроводливост, формирајќи доволно димензиониран завар по ладењето. Лошите преклопни заварувања ја ослабуваат цврстината на спојот, ја намалуваат отпорноста на пукнатини или предизвикуваат структурно оштетување - избегнувајте потсекување.
12. Намалување на рефлективноста при заварување со алуминиумски легури
Алуминиумот рефлектира 60–98% од ласерската енергија. Рефлективноста нагло опаѓа на точката на топење и се стабилизира кога се топи. Апсорпцијата се намалува со зголемување на аголот на инциденца; максималната апсорпција се јавува при нормална инциденца (прилагодете за заштита на леќите). Намалете ја рефлективноста со отстранување на оксидите преку механичко/хемиско чистење.
13. Правилна употреба на заштитен гас
Заштитниот гас влијае на формирањето на заварот, пенетрацијата и ширината. Повеќето гасови го подобруваат квалитетот, но може да имаат недостатоци:
Ar: Ниска јонизирачка енергија, високо формирање на плазма (намалување на ефикасноста на ласерот), но инертно, нискобуџетно и густо - ефикасно покривање на стопениот базен (идеално за општа употреба).
N₂: Умерена јонизирачка енергија (ја намалува плазмата подобро од Ar), но реагира со алуминиум/јаглероден челик за да формира кршливи нитриди, намалувајќи ја цврстината (не се препорачува за овие материјали). Погодно за не'рѓосувачки челик, каде што нитридите ја зголемуваат цврстината.
14. Проток на заштитен гас
Гасот се исфрла низ млазницата под специфичен притисок. Хидродинамичкиот дизајн на млазницата и дијаметарот на излезот се критични: доволно големи за да го покријат заварот, но ограничени за да спречат турбулентен проток (кој влева воздух и предизвикува порозност). За рачно ласерско заварување, типичната брзина на проток е 7L/min. Прекумерниот проток ги меша загадувачите во базенот со стопена течност, со што се загрозува чистотата на гасот - изберете ја точната брзина на проток.
15. Позиција на фокус на ласер
Позиција на фокус: Најмала точка, највисока енергија - користете заточкесто заварувањеили нискоенергетски, минимални барања за големина на точка (видете Слика 8-8).
Негативно дефокусирање: Поголема точка (се зголемува со растојанието од фокусот) - погодна за континуирано заварување со длабока пенетрација и заварување со длабока точка.
Позитивно дефокусирање: Поголема точка (се зголемува со растојанието од фокусот) - погодна за површинско запечатување или континуирано заварување со ниска пенетрација.
Контрола за целосно пенетрациско заварување: Мала промена на бојата на задната страна укажува на добар квалитет; очигледните ознаки/пенетрација предизвикуваат прскање или длабоки жлебови при континуирано заварување. Прилагодете го фокусот, енергијата и брановата форма врз основа на примероците. Користете помали точки за потенки материјали за да избегнете изгореници.
Време на објавување: 21 август 2025 година
