pobieranie: spawanie_laserowe
Pobierz dokument docPrzeglądaj wersję html pliku:
--Spawanie laserowe --
Cięcie laserowe:
HYPERLINK "http://technologialaserowa.republika.pl/spawanie.html" \l
"wstep" Wstęp
HYPERLINK "http://technologialaserowa.republika.pl/spawanie.html" \l
"tabela" Możliwości spawania laserowego
HYPERLINK "http://technologialaserowa.republika.pl/spawanie.html" \l
"konf" Możliwe konfiguracje łączonych elementów
HYPERLINK "http://technologialaserowa.republika.pl/spawanie.html" \l
"gazy" Gazy stosowane podczas spawania laserowego
HYPERLINK "http://technologialaserowa.republika.pl/spawanie.html" \l
"parametry" Parametry spawania laserowego
HYPERLINK "http://technologialaserowa.republika.pl/spawanie.html" \l
"zalety" Zalety spawania laserowego
WSTĘP:
Spawanie laserowe polega na stapianiu obszaru styku łączonych
przedmiotów ciepłem otrzymanym w wyniku doprowadzenia do tego obszaru
skoncentrowanej wiązki światła koherentnego, o bardzo dużej
gęstości mocy, ok. l02 do 1011 W/mm2 . Spawanie odbywać się może
techniką z jeziorkiem spoiny, jak w klasycznym spawaniu łukowym, lub
techniką z pełnym przetopieniem złącza, w jednym przejściu lub
wielowarstwowo, bez lub z materiałem dodatkowym, czyli techniką z
oczkiem spoiny. Bardzo duże gęstości mocy wiązki laserowej
zapewniają, że energie liniowe spawania są na poziomie minimalnych
energii wymaganych do stopienia złącza, a strefa wpływu ciepła i
strefa stopienia są bardzo wąskie. Jednocześnie odkształcenie
złączy jest tak małe, że spawane przedmioty mogą być wykonywane na
gotowo, a po spawaniu nie jest wymagana dodatkowa obróbka mechaniczna.
Wyróżnia się lasery małej mocy, które są wykorzystywane w
elektronice do spawania punktowego oraz lasery dużej mocy (powyżej 1,5
kW) pozwalające spawać z oczkiem. W przypadku spawania laserem nie
jest potrzebna próżnia, ponieważ wiązka bez przeszkód przenika
przez powietrze. Przez to spoina jest narażona na zanieczyszczenia i
wymagane jest stosowanie gazów ochronnych. Do spawania używane są
zarówno lasery CO2 jak i Nd:YAG.
Od wielu lat lasery Nd:YAG o mocy 100-500 W znajdują zastosowanie do
spawania niewielkich elementów jak przyrządy medyczne, obudowy
sprzętu elektronicznego. Lasery Nd:YAG dużej mocy często są
wyposażane w tzw. miękką optykę i współpracują z robotami.
Głównym obszarem ich zastosowania jest łączenie elementów karoserii
samochodowych.
Zasada procesu spawania polega na lokalnym podgrzaniu materiału poprzez
skupienie promienia. Wskutek parowania otrzymuje się kapilarę
względnie oczko, którego średnica odpowiada 1,5 - 2 razy średnicy
punktu skupienia. Zamknięciu sie kapilary zapobiega ciśnienie oparów.
Do spawania laserami CO2 najczęściej stosuje się gazy: Ar, N2, CO2
lub He, które wspomagają ten proces, dzięki nim można osiągnąć
głębokość spoiny do 25mm, służą one jednocześnie do ochrony
wytopu przed skutkami utleniania.
Zasadniczo za pomocą lasera można łączyć wszystkie materiały, dla
których dotychczas wykorzystywano konwencjonalne metody, osiągając
przy tym większą jakość i prędkoć posuwu podczas spawania. Udział
węgla w materiałch nie powinien być większy niż 0,2%.
Tabela przedstawia możliwości łączenia różnych materiałów
z
|
Đ
Ň
Ö
Ř
^
`
”
–
ś
Ş
Ö
š
ś
Ş
e i stopy spawane elektronowo. Niska energia liniowa spawania laserowego
jest korzystna przy spawaniu stopów aluminium, gdyż większość tych
stopów umacniana jest wydzieleniowo lub przez odkształcenie
plastyczne. Wąska spoina i SWC zapewniają, że własności mechaniczne
złączy stopów aluminium spawanych laserowo są znacznie wyższe niż
złączy spawanych łukowo.
widok spoiny wykonanej laserem , łączone elementy o grubości 2.85 mm
:
Możliwe konfiguracje łączonych elementów:
Głowica do spawania laserowego):
Wykres przedstawia zależność prędkości spawania w zalezności od
różnych konfiguracji urządzenia ( zmiana mocy) oraz od grubości
materiału:
(wykres pochodzi z oficjalnej strony producenta laserów TRUMPF)
Istnieje także laserowe spawanie kondukcyjne (LASER CONDUCTING WELDING)
które polega na tym iż energia przenoszona przez wiązkę laserową
oddziaływuje na powierzchnię i przenika w głąb materiału zgodnie z
prawem przewodnictwa cieplnego ,następuje topienie materiału ale nie
występuje zjawisko parowania metalu, cały proces odbywa się poniżej
temperatury parowania . Metal stopiony wskutek oddziaływania wiązki
tworzy jeziorko w obrębie którego występuje wysoki gradient
temperatury. Proces spawania kondukcyjnego nazywany jest także
spawaniem przewodnościowym. Do tego procesu używa się częściej
laserów Nd:YAG niż CO2. To jest, spowodowane tym że stały metal
wchłania dużo więcej światła lasera Nd:YAG niż CO2 . Przykładowo
można podać że, niczym nie poczerniona stal wchłania około 25%
światła lasera Nd:YAG a światło lasera CO2 około 5%. Gdy metal
ulega topnieniu wówczas wchłanianie światła zarówno lasera CO2 i
Nd:YAG wynosi około 50%.Moc wchłaniania pochodząca z wiązki lasera
CO2 może nie wystarczyć do stabilnego spawania kondukcyjnego .W
metodzie kondukcyjnej spawa się na głębokość około 1 mm w
przypadku stali i od 0,5 do 2 mm w przypadku aluminium.
schemat spawania kondukcyjnego:
Poniżej przedstawiam wykres zależności głębokości penetracji od
mocy i prędkości (dla Aluminium.):
Z wykresu wynika że, głębokość spawania kondukcyjnego nie wynika
tylko z mocy wiązki laserowej ale także min.od prędkości.
Przeznaczenie spawania kondukcyjnego :
spawanie kondukcyjne stosuje się w przypadku wymagania bardzo dobrej
powierzchni spawanej,
do spawania cienko ściennych rur,
gdy nie może dojść do parowania metalu,
mikrospawanie, np. elementy zegarków.
GAZY OCHRONNE UŻYWANE PRZY SPAWANIU LASEROWYM:
Hel
zalety:
bardzo dobra ochrona przeciw utlenianiu stali chromowo-niklowych oraz
stopów na bazie niklu i na bazie tytanu
wysoka energia jonizacji ułatwia
kontrolowanie plazmy tworzącej się w kapilarze
spoina jest gładka i jednorodna
wady:
wysoki koszt
Argon
zalety:<
bardzo dobra ochrona przeciw utlenianiu stali chromowo-niklowych oraz
stopów na bazie niklu i na bazie tytanu
umiarkowany koszt wady:
stosowanie dyszy o średnicy 1,5 do 2,5 mm przez co zwiększa się
predkość wypływu gazu
złe ustawienie dyszy względem promienia powoduje powstawanie
nierównej i chropowatej spoiny
nadmierna ilość plazmy może utrudniać uzyskanie głębokiegu
przetopienia
Azot
zalety:
przy wysokich predkościach spawanie można osiągnąć głębsze
przetopienie niż w przypadku helu
niski koszt wady:
stosowanie dyszy o średnicy 1,5 do 2,5 mm przez co zwiększa się
predkość wypływu gazu
spoina bywa nierówna
Dwutlenek węgla
zalety:
równa i gładka powierzchnia spoiny
daje dobre rezultaty przy spawaniu stali niskoweglowych
niski koszt; wady:
nie chroni przed utlenianiem stali chromowo-niklowych oraz stopów na
bazie tytanu
stal odpuszczona wykazuje wzrost twardości w obrębie szczeliny
PARAMETRY SPAWANIA LASEROWEGO:
moc wiązki światła laserowego ciągłego w kW,
energia impulsu światła laserowego w kJ,czas jego trwania w ms i
częstotliwość powtarzania impulsu w Hz,
prędkość spawania w m/min,
długość ogniska wiązki laserowej w mm,
średnica wiązki laserowej w mm,
położenie ogniska wiązki laserowej względem złącza w mm,
rodzaj i natężenie przepływu gazu ochronnego w l/min.
ZALETY SPAWANIA LASEROWEGO:
Wysoka gęstość mocy (spawanie typu kapilarnego)
małe dystorsje,
wąska spoina,
wąska strefa wpływu ciepła.
Wysoka prędkość procesu,
Nie wymaga spoiwa,
Spawanie z wysoką precyzją,
Wysoka czystość procesu,
Możliwość łączenia materiałów trudnospawalnych,
Łatwość automatyzacji.
spawanie_laserowe
--Spawanie laserowe --
Cięcie laserowe:
HYPERLINK "http://technologialaserowa.republika.pl/spawanie.html" \l
"wstep" Wstęp
HYPERLINK "http://technologialaserowa.republika.pl/spawanie.html" \l
"tabela" Możliwości spawania laserowego
HYPERLINK "http://technologialaserowa.republika.pl/spawanie.html" \l
"konf" Możliwe konfiguracje łączonych elementów
HYPERLINK "http://technologialaserowa.republika.pl/spawanie.html" \l
"gazy" Gazy stosowane podczas spawania laserowego
HYPERLINK "http://technologialaserowa.republika.pl/spawanie.html" \l
"parametry" Parametry spawania laserowego
HYPERLINK "http://technologialaserowa.republika.pl/spawanie.html" \l
"zalety" Zalety spawania laserowego
WSTĘP:
Spawanie laserowe polega na stapianiu obszaru styku łączonych
przedmiotów ciepłem otrzymanym w wyniku doprowadzenia do tego obszaru
skoncentrowanej wiązki światła koherentnego, o bardzo dużej
gęstości mocy, ok. l02 do 1011 W/mm2 . Spawanie odbywać się może
techniką z jeziorkiem spoiny, jak w klasycznym spawaniu łukowym, lub
techniką z pełnym przetopieniem złącza, w jednym przejściu lub
wielowarstwowo, bez lub z materiałem dodatkowym, czyli techniką z
oczkiem spoiny. Bardzo duże gęstości mocy wiązki laserowej
zapewniają, że energie liniowe spawania są na poziomie minimalnych
energii wymaganych do stopienia złącza, a strefa wpływu ciepła i
strefa stopienia są bardzo wąskie. Jednocześnie odkształcenie
złączy jest tak małe, że spawane przedmioty mogą być wykonywane na
gotowo, a po spawaniu nie jest wymagana dodatkowa obróbka mechaniczna.
Wyróżnia się lasery małej mocy, które są wykorzystywane w
elektronice do spawania punktowego oraz lasery dużej mocy (powyżej 1,5
kW) pozwalające spawać z oczkiem. W przypadku spawania laserem nie
jest potrzebna próżnia, ponieważ wiązka bez przeszkód przenika
przez powietrze. Przez to spoina jest narażona na zanieczyszczenia i
wymagane jest stosowanie gazów ochronnych. Do spawania używane są
zarówno lasery CO2 jak i Nd:YAG.
Od wielu lat lasery Nd:YAG o mocy 100-500 W znajdują zastosowanie do
spawania niewielkich elementów jak przyrządy medyczne, obudowy
sprzętu elektronicznego. Lasery Nd:YAG dużej mocy często są
wyposażane w tzw. miękką optykę i współpracują z robotami.
Głównym obszarem ich zastosowania jest łączenie elementów karoserii
samochodowych.
Zasada procesu spawania polega na lokalnym podgrzaniu materiału poprzez
skupienie promienia. Wskutek parowania otrzymuje się kapilarę
względnie oczko, którego średnica odpowiada 1,5 - 2 razy średnicy
punktu skupienia. Zamknięciu sie kapilary zapobiega ciśnienie oparów.
Do spawania laserami CO2 najczęściej stosuje się gazy: Ar, N2, CO2
lub He, które wspomagają ten proces, dzięki nim można osiągnąć
głębokość spoiny do 25mm, służą one jednocześnie do ochrony
wytopu przed skutkami utleniania.
Zasadniczo za pomocą lasera można łączyć wszystkie materiały, dla
których dotychczas wykorzystywano konwencjonalne metody, osiągając
przy tym większą jakość i prędkoć posuwu podczas spawania. Udział
węgla w materiałch nie powinien być większy niż 0,2%.
Tabela przedstawia możliwości łączenia różnych materiałów
z
|
Đ
Ň
Ö
Ř
^
`
”
–
ś
Ş
Ö
š
ś
Ş
e i stopy spawane elektronowo. Niska energia liniowa spawania laserowego
jest korzystna przy spawaniu stopów aluminium, gdyż większość tych
stopów umacniana jest wydzieleniowo lub przez odkształcenie
plastyczne. Wąska spoina i SWC zapewniają, że własności mechaniczne
złączy stopów aluminium spawanych laserowo są znacznie wyższe niż
złączy spawanych łukowo.
widok spoiny wykonanej laserem , łączone elementy o grubości 2.85 mm
:
Możliwe konfiguracje łączonych elementów:
Głowica do spawania laserowego):
Wykres przedstawia zależność prędkości spawania w zalezności od
różnych konfiguracji urządzenia ( zmiana mocy) oraz od grubości
materiału:
(wykres pochodzi z oficjalnej strony producenta laserów TRUMPF)
Istnieje także laserowe spawanie kondukcyjne (LASER CONDUCTING WELDING)
które polega na tym iż energia przenoszona przez wiązkę laserową
oddziaływuje na powierzchnię i przenika w głąb materiału zgodnie z
prawem przewodnictwa cieplnego ,następuje topienie materiału ale nie
występuje zjawisko parowania metalu, cały proces odbywa się poniżej
temperatury parowania . Metal stopiony wskutek oddziaływania wiązki
tworzy jeziorko w obrębie którego występuje wysoki gradient
temperatury. Proces spawania kondukcyjnego nazywany jest także
spawaniem przewodnościowym. Do tego procesu używa się częściej
laserów Nd:YAG niż CO2. To jest, spowodowane tym że stały metal
wchłania dużo więcej światła lasera Nd:YAG niż CO2 . Przykładowo
można podać że, niczym nie poczerniona stal wchłania około 25%
światła lasera Nd:YAG a światło lasera CO2 około 5%. Gdy metal
ulega topnieniu wówczas wchłanianie światła zarówno lasera CO2 i
Nd:YAG wynosi około 50%.Moc wchłaniania pochodząca z wiązki lasera
CO2 może nie wystarczyć do stabilnego spawania kondukcyjnego .W
metodzie kondukcyjnej spawa się na głębokość około 1 mm w
przypadku stali i od 0,5 do 2 mm w przypadku aluminium.
schemat spawania kondukcyjnego:
Poniżej przedstawiam wykres zależności głębokości penetracji od
mocy i prędkości (dla Aluminium.):
Z wykresu wynika że, głębokość spawania kondukcyjnego nie wynika
tylko z mocy wiązki laserowej ale także min.od prędkości.
Przeznaczenie spawania kondukcyjnego :
spawanie kondukcyjne stosuje się w przypadku wymagania bardzo dobrej
powierzchni spawanej,
do spawania cienko ściennych rur,
gdy nie może dojść do parowania metalu,
mikrospawanie, np. elementy zegarków.
GAZY OCHRONNE UŻYWANE PRZY SPAWANIU LASEROWYM:
Hel
zalety:
bardzo dobra ochrona przeciw utlenianiu stali chromowo-niklowych oraz
stopów na bazie niklu i na bazie tytanu
wysoka energia jonizacji ułatwia
kontrolowanie plazmy tworzącej się w kapilarze
spoina jest gładka i jednorodna
wady:
wysoki koszt
Argon
zalety:<
bardzo dobra ochrona przeciw utlenianiu stali chromowo-niklowych oraz
stopów na bazie niklu i na bazie tytanu
umiarkowany koszt wady:
stosowanie dyszy o średnicy 1,5 do 2,5 mm przez co zwiększa się
predkość wypływu gazu
złe ustawienie dyszy względem promienia powoduje powstawanie
nierównej i chropowatej spoiny
nadmierna ilość plazmy może utrudniać uzyskanie głębokiegu
przetopienia
Azot
zalety:
przy wysokich predkościach spawanie można osiągnąć głębsze
przetopienie niż w przypadku helu
niski koszt wady:
stosowanie dyszy o średnicy 1,5 do 2,5 mm przez co zwiększa się
predkość wypływu gazu
spoina bywa nierówna
Dwutlenek węgla
zalety:
równa i gładka powierzchnia spoiny
daje dobre rezultaty przy spawaniu stali niskoweglowych
niski koszt; wady:
nie chroni przed utlenianiem stali chromowo-niklowych oraz stopów na
bazie tytanu
stal odpuszczona wykazuje wzrost twardości w obrębie szczeliny
PARAMETRY SPAWANIA LASEROWEGO:
moc wiązki światła laserowego ciągłego w kW,
energia impulsu światła laserowego w kJ,czas jego trwania w ms i
częstotliwość powtarzania impulsu w Hz,
prędkość spawania w m/min,
długość ogniska wiązki laserowej w mm,
średnica wiązki laserowej w mm,
położenie ogniska wiązki laserowej względem złącza w mm,
rodzaj i natężenie przepływu gazu ochronnego w l/min.
ZALETY SPAWANIA LASEROWEGO:
Wysoka gęstość mocy (spawanie typu kapilarnego)
małe dystorsje,
wąska spoina,
wąska strefa wpływu ciepła.
Wysoka prędkość procesu,
Nie wymaga spoiwa,
Spawanie z wysoką precyzją,
Wysoka czystość procesu,
Możliwość łączenia materiałów trudnospawalnych,
Łatwość automatyzacji.
