Suvirinimo mazgas
1. Surinkimo tarpas ir nesutapimas
Surinkimo kokybė yra labai svarbi užtikrinant suvirinimo kokybę. Per dideli surinkimo tarpai arba nesutapimas gali lengvai sukelti defektus, tokius kaip perdegimas, prastas suvirinimo siūlės formavimas ir nevisiškas įsiskverbimas. Surinkimo tarpas užlenkiamoms ir užpakalinėms jungtims turėtų būti kuo mažesnis. 8-2 lentelėje pateikti tarpų ir nesutapimo reikalavimai atliekant rankinį lazerinį autogeninį suvirinimą.
Siekiant užtikrinti ruošinio matmenis, sumažinti deformaciją ir išvengti suvirinamo ploto iškraipymo dėl sukimo deformacijos suvirinimo metu, prieš suvirinimą paprastai reikia atlikti suvirinimo siūlių prilydymą. Surinkimo suvirinimo siūlių prilydymui naudojamas tas pats proceso metodas kaip ir formaliajam suvirinimui. Suvirinimo siūlių ilgis yra 20–30 mm, o suvirinimo siūlių kokybės reikalavimai (pvz., įsiskverbimo gylis ir plotis) yra mažesni nei formaliajam suvirinimui. Suvirinimo siūlių sujungimui paprastai naudojamas didesnis judėjimo greitis nei formaliajam suvirinimui. Siekiant užtikrinti patikimą suvirinimo siūlių sujungimą, suvirinimo siūlės turi būti plokščios, ilgos ir plonos, jos neturi būti pernelyg didelės, plačios ar aukštos. Suvirinimo siūles taip pat reikia tinkamai apsaugoti, kad būtų išvengta oksidacijos.
3. Įtvarai ir spaustukai
Lazerinis suvirinimas dažniausiai naudojamasplonų plokščių suvirinimasPlonų plokščių suvirinimo metu suvirinimas paprastai atliekamas ruošinio priekinėje pusėje, o galinėje pusėje užtikrinamas pakankamas lydymas, kad būtų gautas gerai suformuotas galinis suvirinimo siūlas. Parametrų parinkimui: mažas šilumos tiekimas gali sukelti nepilną suvirinimą galinėje pusėje; didelis šilumos tiekimas, nors ir užtikrina visišką įsiskverbimą galinėje pusėje, gali sukelti perdegimą dėl išlydyto metalo gravitacijos arba neproporcingo lydymosi pločio, palyginti su ruošinio storiu. Siekiant išvengti perdegimo, jei ruošinį galima įtvirtinti, plonų plokščių suvirinimo metu ruošiniui įtvirtinti turėtų būti naudojami tvirtinimo įtaisai – prispaudžiant priekinę pusę ir uždedant varinę arba nerūdijančio plieno atraminę plokštę ant galinės pusės. Tai apsaugo nuo surinkimo tarpų pokyčių ar nesutapimo, kurį sukelia suvirinimo deformacija, ir išvengiama terminio kolapso. Kai dėl konstrukcinių priežasčių ruošinio šiluma išsklaidoma netolygiai, taip pat veiksminga naudoti tvirtinimo įtaisus šilumos išsklaidymui subalansuoti, siekiant suformuoti suvirinimo siūles su vienodais matmenimis tiek priekinėje, tiek galinėje pusėse.
Suvirinimo parametrų pasirinkimas
Apskritai lazerinio suvirinimo parametrai apima lazerio galią, lazerio impulsų plotį, defokusavimo kiekį, suvirinimo greitį ir apsaugines dujas.
1. Lazerio galia
Lazeriniame suvirinime yra nustatytas lazerio galios tankio slenkstis. Žemiau šios ribos prasiskverbimo gylis yra mažas; pasiekus arba viršijus šią ribą, prasiskverbimo gylis žymiai padidėja. Plazma susidaro tik tada, kai lazerio galios tankis ant ruošinio viršija slenkstį, o tai rodo stabilų gilaus prasiskverbimo suvirinimą. Žemiau ribos vyksta tik paviršiaus lydymasis (stabilus šilumos laidumo suvirinimas). Artėjant prie kritinės „rakto skylutės“ formavimo sąlygos, gilaus prasiskverbimo ir šilumos laidumo suvirinimas kaitaliojasi, todėl procesas tampa nestabilus ir prasiskverbimo gylis labai svyruoja. Lazerio galia yra vienas iš svarbiausių lazerinio apdorojimo parametrų ir pagrindinis suvirinimo siūlės prasiskverbimo gylio veiksnys. Esant fiksuotam fokusuotos taško skersmeniui, lazerio galios tankis yra proporcingas lazerio galiai: didesnė galia padidina prasiskverbimo gylį ir suvirinimo greitį. Tačiau per didelė galia sukelia didelį išlydyto siūlės perkaitimą, padidina suvirinimo plotį ir karščio paveiktą zoną (HAZ), taip pat padidina taškymąsi, kuris gali užteršti suvirinimo lęšį. Esant didelei galiai, paviršiaus sluoksnis gali būti įkaitintas iki virimo temperatūros ir gerokai išgarintas per mikrosekundes, todėl jis idealiai tinka medžiagų šalinimo procesams, tokiems kaip gręžimas, pjovimas ir graviravimas. Esant mažesnei galiai, paviršius užvirimo temperatūrą pasiekia per milisekundes, o apatinis sluoksnis išsilydo prieš paviršiui išgaruojant, todėl susidaro geras lydomasis suvirinimas.
2. Lazerio impulso plotis
Lazerio impulso plotis arba „impulso plotis“ yra pagrindinis impulsinio lazerinio suvirinimo parametras. Jį lemia įsiskverbimo gylis ir HAZ: ilgesnis impulso plotis padidina HAZ, o įsiskverbimo gylis didėja proporcingai impulso pločio kvadratinei šakniai. Tačiau ilgesnis impulso plotis sumažina maksimalią galią, todėl jie paprastai naudojami šilumos laidumo suvirinimui, formuojant plačius, negilius suvirinimo siūles – ypač tinka plonų ir storų plokščių persidengimo jungtims. Tačiau maža maksimali galia sukelia per didelį šilumos tiekimą, o kiekviena medžiaga turi optimalų impulso plotį, kad būtų pasiektas maksimalus įsiskverbimo gylis.
3. Defokusavimo kiekio pasirinkimas
Fokusuoto taško padėtis yra labai svarbilazerinis lydomasis suvirinimasKai židinio taškas yra virš ruošinio paviršiaus, įsiskverbimo gylis yra mažas, todėl sunku suvirinti giliai įsiskverbiant. Kai židinio taškas yra žemiau paviršiaus, galios tankis ruošinio viduje yra didesnis nei paviršiuje, todėl skatinamas stipresnis lydymasis ir garavimas, todėl energija gali būti perduodama giliau į ruošinį ir padidėja įsiskverbimo gylis. Yra du defokusavimo režimai: teigiamas defokusavimas (fokusavimo plokštuma virš ruošinio) ir neigiamas defokusavimas (fokusavimo plokštuma po ruošiniu). Praktiškai storoms plokštėms, kurioms reikalingas didelis įsiskverbimo gylis, naudojamas neigiamas defokusavimas, kai lazerio židinio taškas paprastai yra 1–2 mm žemiau ruošinio paviršiaus. Plonoms plokštėms pageidautinas teigiamas defokusavimas, kai židinio taškas yra 1–1,5 mm virš paviršiaus.
4. Suvirinimo greitis
Esant fiksuotiems kitiems parametrams, didėjant suvirinimo greičiui, mažėja įsiskverbimo gylis, o efektyvumas gerėja. Per didelis greitis neatitinka įsiskverbimo reikalavimų; per mažas greitis sukelia perkaitimą, plačius suvirinimo siūles, HAZ perkaitimą ir padidėjusį polinkį į karštus įtrūkimus.impulsinis lazerinis suvirinimas, greitį taip pat lemia maksimalus impulsų dažnis ir reikiamas taškų persidengimas – kiekviena paskesnė impulsų taškas tam tikru mastu turi persidengti. Taigi, esant tam tikrai lazerio galiai ir medžiagos storiui, yra optimalus greičio diapazonas, kuriame tam tikru greičiu pasiekiamas maksimalus įsiskverbimo gylis.
5. Apsauginės dujos
Inertinės dujos dažnai naudojamos siekiant apsaugoti išlydytą skystį lazerinio suvirinimo metu. Nors kai kurioms medžiagoms gali nereikėti apsaugos nuo paviršiaus oksidacijos, daugumai pritaikymų jos reikia. Tradiciškai aliuminio lydinių lazeriniam suvirinimui naudojami Ar, N₂ ir He, siekiant išvengti oksidacijos. Teoriškai He yra lengviausia duja, turinti didžiausią jonizacijos energiją, tačiau esant mažai galiai ir dideliam greičiui, plazma yra silpna, todėl sumažėja skirtumai tarp dujų. Tyrimai rodo, kad tomis pačiomis sąlygomis N₂ lengviau sukelia „rakto skylutės“ susidarymą dėl egzoterminių reakcijų su Al; susidarę Al-NO trikomponentiniai junginiai pasižymi didesne lazerio absorbcija. Tačiau grynas N₂ suvirinimo siūlėse sudaro trapias Al-N fazes ir poras. Būdamos lengvos, inertinės dujos išeina nesudarydamos porų, todėl mišrios dujos yra efektyvesnės. Pastaruoju metu padaugėjo tyrimų apie Al lazerinį suvirinimą naudojant Ar-O₂ ir N₂-O₂ mišinius.
6.Medžiagų absorbcija
Lazerio energijos sugertis priklauso nuo tokių savybių kaip sugertis, atspindys, šilumos laidumas, lydymosi temperatūra ir garavimo temperatūra, o sugertis yra svarbiausia. Sugerčiai įtakos turintys veiksniai:
Elektrinė varža: poliruotų paviršių sugertis yra proporcinga varžos kvadratinei šakniai, kuri kinta priklausomai nuo temperatūros.
Paviršiaus būklė: Reikšmingai veikia sugeriamumą ir atitinkamai suvirinimo rezultatus.
Rankinio pluošto lazerinio suvirinimo naudojimo patarimai ir tabu
1. Venkite lanko spinduliuotės
Rankiniai pluošto lazeriniai suvirinimo aparataiNaudokite 4 klasės šviesolaidinius lazerius, skleidžiančius (1080±3) nm spinduliuotę, kurios išėjimo galia viršija 1000 W (priklausomai nuo modelio). Tiesioginis ar netiesioginis poveikis gali pažeisti akis ar odą. Nors spindulys nematomas, jis gali negrįžtamai pažeisti tinklainę ar rageną. Kai lazeris veikia, visada dėvėkite sertifikuotus apsauginius akinius nuo lazerio. Niekada nežiūrėkite tiesiai į išvesties galvutę, kai lazeris įjungtas, net ir su akiniais.
2. Suvirinimo parametrų nustatymas
Jutikliniame ekrane nustatykite mažą lazerio galią (kaip parodyta 8-2 paveiksle). Priglauskite suvirinimo galvutės varinį antgalį prie ruošinio ir paspauskite degiklio jungiklį, kad skleistų lazerį suvirinimui. Tipiniai parametrai: lazerio dažnis 5000 Hz, galvanometro greitis 300–600, dujų uždelsimas >100 ms, 100 % darbo ciklas nuolatinei emisijai. Suvirinimo plotį reguliuokite pagal surinkimo tarpus; galia reguliuojama nuo 0 iki 1000 W (0–100 % maksimalios vertės). Įvedę parametrus, spustelėkite „Gerai“ ir išsaugokite, kad nustatymai įsigaliotų.
4. Pernelyg nedidinkite suvirinimo greičio
Suvirinimo siūlės formuojamos judinant lazerio šaltinį (žr. 8-3 pav.). Gylis ir plotis priklauso nuo greičio ir galios, tipinis greitis yra 1–3 m/min., todėl gaunami lygūs, be žvynelių paviršiai, kurių kraštinių santykis <1. Esant fiksuotai srovei ir įtampai, kintantis greitis tiesiogiai veikia šilumos tiekimą, pakeisdamas įsiskverbimą ir plotį. Per didelis greitis sukelia nepakankamą įkaitinimą, dėl kurio sumažėja įsiskverbimas, sumažėja plotis, atsiranda įpjovimų, porų ir nevisiškas įsiskverbimas.
Mechaninis valymas: oksidams pašalinti naudokite nerūdijančio plieno šepečius arba pneumatinius diskus, kol bus pasiekta ryškiai balta apdaila. Suvirinkite iš karto po poliravimo; pakartotinai poliruokite, jei suvirinimas užtrunka ilgiau nei 36 valandas.
Cheminis valymas: oksidai pašalinami cheminėmis reakcijomis (metodai skiriasi priklausomai nuo medžiagos). 8-3 lentelėje pateikti aliuminio lydinių cheminio valymo metodai. Alyvą / dulkes pašalinkite organiniais tirpikliais (benzinu, izopropilo alkoholiu) mirkydami, nuvalydami ir nusausindami.
5. Sumažinkite poringumą
Vandenilio poros yra dažnos aliuminio lydinių lazerinio suvirinimo metu. Jas galima sumažinti pašalinant paviršiaus drėgmę, alyvą ir oksidus. Išlydyto metalo aušinimo laiko pailginimas (padidinant impulso plotį) padeda išsiskirti dujoms, nes greitas lazerinio suvirinimo terminis ciklas riboja dujų išsiskyrimą. Venkite fokusavimo arba neigiamų defokusavimo padėčių, kur intensyvios išlydyto metalo reakcijos ir lydinio garavimas padidina poringumą; naudokite švelnesnę energiją reguliuodami defokusavimą, kad sumažintumėte garavimą.
6. Atkreipkite dėmesį į degiklio laikymo padėtį
Rankiniai lazeriniai degikliai (žr. 8-4 pav.) yra sunkesni nei TIG degikliai ir turi storus laidus, todėl operatorius pavargsta. Ilgai virinant, laikykite degiklį abiem rankomis, antgalį laikykite prispaustą prie ruošinio, vizualiai sulygiuokite suvirinimo siūlę ir tolygiai traukite degiklį link savęs. Pakoreguokite laikyseną pagal suvirinimo padėtį, kad sumažintumėte nuovargį ir jungčių skaičių.
7. Išvenkite lazerio sukeltų traumų
Netinkamas naudojimas gali sukelti nelaimingus atsitikimus. Laikykitės šių taisyklių:
Niekada nežiūrėkite į lazerio išvesties galvutę veikimo metu.
Nenaudotiskaiduliniai lazeriaiprieblandoje/tamsioje aplinkoje.
Niekada nenukreipkite žibintuvėlio į žmones, kai prietaisas veikia.
Naudokite metalinius barjerus 3 m atstumu nuo suvirinimo zonos.
Prieigą prie suvirinimo zonos suteikite tik operatoriams.
Dėvėkite apsaugines priemones (sertifikuotus akinius, kaukes, pirštines). Niekada nežiūrėkite į lazerio išvesties galvutę, kai lazeris įjungtas, net ir su akiniais.
Atsargiai elkitės su degikliu ir laidu (minimalus lenkimo spindulys >200 mm).
Išjunkite lazerio spinduliavimo klavišą, kai jo nenaudojate.
Užtikrinkite purkštukų kokybę, kad būtų užtikrinta veiksminga dujų apsauga:
Lygios vidinės sienelės, koncentrinės lazerio spinduliui.
Nedelsdami pakeiskite deformuotus purkštukus, kad degiklis judėtų stabiliai.
Purkštuko angos dydis (žr. 8-6 pav.) turi įtakos suvirinimo kokybei: didesnės angos padidina dujų srautą, pagreitina kietėjimą ir padidina poringumo / įtrūkimų riziką.
8. Venkite didelio greičio su įtrūkimams jautriais lydiniais
Rankinis lazerinis suvirinimasNaudoja autogeninius, belaidžius, osciliacinius galvanometrinius degiklius. Didelis greitis sumažina įsiskverbimą, siaurina suvirinimo siūles, sukelia įpjovimus ir sutrikdo apsauginių dujų padengimą, taip pablogindamas apsaugą. Įtrūkimams jautriems lydiniams naudokite mažesnį greitį.
9. Užtikrinkite jungčių kokybę
Temperatūros skirtumai ir suvirinimas be vielos gali sukelti perdegimą, kraterius arba įtrūkimus krateriuose. Virinkite nuolat, kad sumažintumėte sustojimų skaičių; jei sustojimų išvengti neįmanoma (pvz., padėties keitimas, segmentinis suvirinimas), prieš sustodami šiek tiek sulėtinkite virimą (10 mm), kad išvengtumėte kraterių. Virinimą pradėkite 20 mm atstumu nuo ankstesnio kraterio, kad būtų užtikrintas persidengimas ir kokybė.
10. Laikykitės tinkamo degiklio judėjimo
Traukite degiklį link savęs (iš toli į arti) be šoninių svyravimų. Palaikykite pastovų greitį, stebėdami tolygų suvirinimą. Vertikalaus suvirinimo metu naudokite judėjimą žemyn (ne aukštyn), kad pagreitintumėte kietėjimą ir užtikrintumėte tolygų judėjimą.
11. Venkite įpjovimų, mažų užapvalinimų ir sugriuvimų suvirinant perimetrą
Suvirinant persidengiančiai, lazerio kritimo kampą sureguliuokite taip, kad galvanometras padengtų 2/3 vertikalios plokštės (žr. 8-7 pav.). Tai šilumos laidumo būdu išsilydo vertikali plokštė (kaip užpildas) ir 1/3 pagrindinės plokštės, o po aušinimo susidaro pakankamo dydžio suvirinimo siūlė. Prastos persidengiančios suvirinimo siūlės silpnina jungties stiprumą, sumažina atsparumą įtrūkimams arba sukelia konstrukcijos gedimą – venkite įpjovimo.
12. Sumažinkite atspindį aliuminio lydinių suvirinime
Aliuminis atspindi 60–98 % lazerio energijos. Atspindumas smarkiai sumažėja lydymosi temperatūroje ir stabilizuojasi, kai išsilydo. Absorbcija mažėja didėjant kritimo kampui; maksimali absorbcija pasiekiama esant normaliam kritimo kampui (pritaikykite objektyvo apsaugai). Atspindumą galite sumažinti pašalindami oksidus mechaniniu / cheminiu valymu.
13. Tinkamas apsauginių dujų naudojimas
Apsauginės dujos turi įtakos suvirinimo siūlės formavimuisi, įsiskverbimui ir pločiui. Dauguma dujų pagerina kokybę, tačiau gali turėti trūkumų:
Ar: maža jonizacijos energija, didelis plazmos susidarymas (mažina lazerio efektyvumą), bet inertiškas, nebrangus ir tankus – efektyviai padengia išlydytą telkinį (idealiai tinka bendram naudojimui).
N₂: Vidutinė jonizacijos energija (geriau nei Ar sumažina plazmos kiekį), bet reaguoja su aliuminiu/angliniu plienu ir sudaro trapius nitridus, kurie mažina atsparumą (nerekomenduojama šioms medžiagoms). Tinka nerūdijančiam plienui, kur nitridai didina stiprumą.
14. Apsauginių dujų srauto greitis
Dujos išpurškiamos per antgalį tam tikru slėgiu. Antgalio hidrodinaminė konstrukcija ir išleidimo angos skersmuo yra labai svarbūs: pakankamai dideli, kad padengtų suvirinimo siūlę, tačiau apriboti, kad būtų išvengta turbulentinio srauto (kuris pritraukia orą ir sukelia poringumą). Rankinio lazerinio suvirinimo metu tipinis srautas yra 7 l/min. Per didelis srautas į išlydytą vonią išmaišo teršalus, o tai pablogina dujų grynumą – pasirinkite tinkamą srauto greitį.
15. Lazerio fokusavimo padėtis
Fokusavimo padėtis: mažiausias taškas, didžiausia energija – naudotitaškinis suvirinimasarba mažos energijos, minimalūs taško dydžio reikalavimai (žr. 8-8 pav.).
Neigiamas defokusavimas: didesnė dėmė (didėja tolstant nuo fokusavimo) – tinka giliam įsiskverbimui ir giliam taškiniam suvirinimui.
Teigiamas defokusavimas: didesnė dėmė (didėja tolstant nuo fokusavimo) – tinka paviršiaus sandarinimui arba mažo įsiskverbimo nuolatiniam suvirinimui.
Pilno suvirinimo kontrolė: nežymus spalvos pokytis nugarėlėje rodo gerą kokybę; akivaizdžios žymės / įsiskverbimas sukelia taškymąsi arba gilius griovelius nepertraukiamo suvirinimo metu. Pagal pavyzdžius reguliuokite fokusą, energiją ir bangos formą. Plonesnėms medžiagoms naudokite mažesnes vietas, kad išvengtumėte perdegimo.
Įrašo laikas: 2025 m. rugpjūčio 21 d.
