Lāzera uzklāšanas metināšana ir sarežģīts process, kas prasa lielu sagatavošanos pirms lāzera ieslēgšanas.
Šeit ir daži no galvenajiem procesa posmiem.
1. solis – virsmas sagatavošana
Metāla sagatavēm un lietņiem ir aizsargpārklājumi. Šie pārklājumi parasti ir eļļas, ko izmanto, lai novērstu rūsu, metāla pārklājumu vai oksīdus (alumīnija gadījumā).
No metāla ir jānoņem nevēlamie savienojumi un piemaisījumi un jāraupj virsma – raupjāka virsma nodrošina labāku metāla saķeri metināšanas laikā. Sīkie izciļņi un dobumi uz virsmas nodrošina lieliskus enkura punktus, lai izkausētais pildmetāls varētu pieķerties.
2. solis – pildvielas metāla piegāde
Pildmetāls, parasti smalks metāla pulveris, plūst no gaisa sprauslas ar inertu gāzi (slāpekli vai argonu). Inertās gāzes novērš oksidēšanos, izpūš nevēlamus virsmas piemaisījumus un uztur metinātās šuves tīras un bez izdedžiem.
Smalku un konsekventu metāla pulveru izgatavošana ir dārgs process. Metāla pulvera izveide parasti prasa vairāk pūļu nekā pati lāzera uzklāšanas metināšana.
Tāpēc daudzas lāzera uzklāšanas iekārtas tā vietā izmanto plānas metāla stieples. Vadu var padot manuāli vai automātiski, izmantojot motoru un rullīšu sistēmu netālu no lāzera galviņas.
Jāņem vērā, ka metināšanas laikā pildmetāls var būt tāds pats kā sagatavei, savukārt virsmas pārklājums var būt atšķirīgs.
3. solis – lokālā lāzera apkure
Precīza CNC sistēma virza lieljaudas lāzera staru uz vēlamo vietu. Lāzers izkausē sagataves virsmu un ienākošo pildvielu mazāk nekā sekundē.
Lāzera stars ievada sagatavē noteiktu enerģijas daudzumu, un enerģijas nogulsnēšanās laukumu kontrolē lāzera avota jauda un vietas diametrs. Lāzera vietas diametrs ir kontaktpunkta izmērs starp lāzeru un apstrādājamo priekšmetu.
Lielāks vietas izmērs nozīmē, ka enerģija ir vairāk izkliedēta un jo ilgāks laiks nepieciešams, lai izkausētu virsmu. Mazāks plankuma diametrs nozīmē, ka visa lāzera enerģija tiek koncentrēta mazā vietā, samazinot kušanas laiku.
Mazāks vietas izmērs nozīmē lielāku precizitāti un ātrāku metināšanas laiku. Tas arī samazina materiāla deformāciju, jo siltums tiek koncentrēts vienā punktā un siltums netiek izstarots uz apkārtējo vidi.
4. darbība – slāņošana un vairākas piespēles
Lāzermetāla uzklāšana (LMD) neaprobežojas tikai ar metināšanu, to bieži izmanto arī, lai izveidotu detaļas no nulles. Pēc sākotnējās lāzera caurlaides lāzera galva iziet cauri vēl vienai kārtai un uzliek jaunu materiāla slāni virs pirmā slāņa. Atkārtojiet šo procesu, līdz sasniedzat vēlamo augstumu.
Aditīvai ražošanai slāņi turpinās, līdz tiek uzbūvēta visa daļa. Turpretim metināšanai nepieciešams tikai viens vai divi slāņi.
Slāņa biezums un slāņu skaits palīdz kontrolēt nogulsnētā metāla daudzumu.
5. solis – dzesēšana un sacietēšana
Tā kā siltums ir lokalizēts, metinātā vieta arī salīdzinoši ātri atdziest, gandrīz uzreiz pēc lāzera aiziešanas no vietas.
LMD process ietver enerģijas nogulsnēšanos tieši nelielā apstrādājamās detaļas vietā. Mazāki kontaktpunkti nozīmē, ka enerģija tiek izmantota efektīvāk, tāpēc lāzers var kustēties ātrāk.
Ātrāks lāzers nozīmē mazāku kopējo enerģiju un siltumu, kas tiek nogulsnēts apstrādājamā detaļā. Mazāks siltuma daudzums nozīmē ātrāku dzesēšanu. Ātra dzesēšana nodrošina labākas mikrostruktūras papildu blakus efektu.
7 Lāzermetināšanas priekšrocības
Lāzermetāla uzklāšana (LMD) ir daudzu gadu pētījumu par piedevu ražošanas tehnoloģiju uzkrājums. Katrs metāla lāzera uzklāšanas aspekts ir izstrādāts ar vienu mērķi - tradicionālo procesu uzlabošanu.
Šeit ir norādītas dažas no lielākajām priekšrocībām, ko lāzermetināšana sniedz mūsdienu ražošanas procesos.
1. Ātrāks metināšanas laiks
Lieljaudas lāzers ātri izkausē apstrādājamo priekšmetu, un CNC kontrolleris ātri pārvieto lāzera galviņu no viena punkta uz otru, tādējādi nodrošinot neticami ātru metināšanas laiku.
Automātiskā galda padeve nodrošina nepārtrauktu metināšanu bez apstāšanās procesa laikā. Datorvadītā metināšana arī samazina kļūdas, ietaupot vairāk laika ražošanas grīdā.
Dažādu procesu lāzermetāla uzklāšanas parametru pārvaldīšana un optimizēšana uzlabo metināšanas efektivitāti un samazina ražošanas laiku.
2. Lielāka precizitāte un kontrole
Gandrīz katra metāla lāzera uzklāšanas iekārta ir automatizēta un kontrolēta ar datoru, izņemot dažus rokas modeļus. Augsta precizitāte un kontrole nodrošina sarežģītākas metināšanas šuves ar lielāku ātrumu.
Tikai daži pieredzējuši metinātāji var līdzināties automatizēto lāzermetināšanas iekārtu precizitātei un precizitātei.
3. Augstākas kvalitātes metināšanas šuves
Pildmateriāla smalkās pulvera daļiņas efektīvāk aizpilda spraugas, tādējādi iegūstot stiprāku šuvi. Tā kā viss tiek iepriekš izmērīts un kontrolēts ar datoru, nogulsnētā metāla daudzums ir tieši tas, kas nepieciešams, kas nozīmē, ka izkusušais baseins paliek nemainīgs visā procesā.
Turklāt tiek izmantotas iekšējās strūklas, lai novērstu izdedžu veidošanos un metāla oksidēšanos, kā arī lai izpūstu nelielus iztvaicētu metālu fragmentus.
4. Siltuma avota nulles kropļojumi
Tradicionālie metināšanas procesi pamatmateriālā rada lielu daudzumu nevēlama siltuma. Neliels siltuma daudzums tiek pārnests uz lodēšanas savienojumu, un pārējais iesūcas apkārtējā vidē, izraisot metāla deformāciju (velku).
Metāla lāzera uzklāšana ir ārkārtīgi precīzs process, kurā lāzera stars izkausē tikai nelielu sagataves daļu un neko vairāk. Process ir tik efektīvs, ka to bieži izmanto pilnas virsmas metināšanas šuvēm, jo nav jāuztraucas par materiāla deformāciju.
Virsmas metināšana ir viena materiāla pārklāšana ar citu materiālu (vai materiāliem), lai uzlabotu virsmas apdari un nodilumizturību.
5. Plašāka materiālu saderība
Metināšana kļūst grūtāka, pārejot uz augstākas kvalitātes un retākiem materiāliem. Tradicionālais process ir piemērots tādiem izplatītiem materiāliem kā dzelzs, varš, nerūsējošais tērauds un pat alumīnija sakausējumi. Taču ir īpaši gadījumi, kad tiek izmantoti izturīgi metāli, piemēram, volframs, gaistoši metāli, piemēram, magnijs, un mīksti metāli, piemēram, zelts.
Metāla lāzera uzklāšana atbalsta dažādus metālus, sakausējumus un pat dažus keramikas izstrādājumus. Izmantojot LMD, varat metināt šādus materiālus.
Niķeļa sakausējums
Volframa karbīds
magnija sakausējums
čuguns
Alumīnija sakausējums
Sakausējums uz kobalta bāzes
Titāna sakausējums
varš
Tērauds
utt.
6. Samaziniet materiālu atkritumus
Lāzermetināšana samazina materiāla izšķērdēšanu. Metāla pulveris tiek ievadīts apstrādājamā detaļā ar kontrolētu padeves ātrumu, lai izvairītos no pārmērīgas/zemas nogulsnēšanās. Atšķirībā no tradicionālās metināšanas, kurā izmanto uzpildes stieni, lāzera uzklāšanas metināšanā izmanto nepārtrauktas stieples un pulvera daļiņas.
Izmantojiet tikai nepieciešamo špakteles daudzumu, bet pārējo rezervējiet nākamajai metināšanai.
7. Samaziniet pēcapstrādes darbu
Tā kā metālu uzklāšana ar lāzeru rada tīrākas metināšanas šuves, bieži vien jums pat nav jāveic nekāda pēcapstrāde. Metināšanas laikā nav nepieciešams apstrādāt sagatavi ar stiepļu suku, noslīpēt liekās peļķes vai iztaisnot deformācijas.
Pēcapstrādes samazināšana var ietaupīt daudz laika ražošanas telpā un ievērojami palielināt produktivitāti.