Laserové nanášanie je zložitý proces, ktorý si vyžaduje veľa prípravy pred zapnutím lasera.
Tu sú niektoré z kľúčových krokov zahrnutých v tomto procese.
Krok 1 – Príprava povrchu
Kovové predvalky a ingoty majú ochranné povrchové úpravy. Tieto nátery sú zvyčajne oleje používané na zabránenie hrdze, pokovovania alebo oxidov (v prípade hliníka).
Z kovu potrebujete odstrániť nežiaduce zlúčeniny a nečistoty a povrch zdrsniť – drsnejší povrch má za následok lepšiu priľnavosť kovu pri zváraní. Drobné hrbolčeky a dutiny na povrchu poskytujú vynikajúce kotviace body pre priľnutie roztaveného prídavného kovu.
Krok 2 – Dodávka prídavného kovu
Prídavný kov, zvyčajne jemný kovový prášok, prúdi zo vzduchovej dýzy s inertným plynom (dusík alebo argón). Inertné plyny zabraňujú oxidácii, odfukujú nežiaduce povrchové nečistoty a udržujú zvary čisté a bez trosky.
Výroba jemných a konzistentných kovových práškov je nákladný proces. Vytvorenie kovového prášku zvyčajne vyžaduje viac úsilia ako samotné laserové nanášanie.
Preto mnohé laserové nanášacie stroje namiesto toho používajú tenké kovové drôty. Drôt môže byť podávaný ručne alebo automaticky pomocou motora a valčekového systému v blízkosti laserovej hlavy.
Treba poznamenať, že pri zváraní môže byť prídavný kov rovnaký ako obrobok, zatiaľ čo povrchový náter môže byť odlišný.
Krok 3 – Lokálny laserový ohrev
Presný CNC systém nasmeruje vysokovýkonný laserový lúč na požadované miesto. Laser roztaví povrch obrobku a prichádzajúci prídavný kov za menej ako sekundu.
Laserový lúč dodáva do obrobku pevné množstvo energie a oblasť nanášania energie je riadená výkonom laserového zdroja a priemerom bodu. Priemer laserového bodu je veľkosť kontaktného bodu medzi laserom a obrobkom.
Väčšia veľkosť škvrny znamená, že energia je viac rozptýlená a čím dlhšie trvá roztavenie povrchu. Menší priemer bodu znamená, že všetka energia lasera je sústredená na malom mieste, čím sa skracuje čas tavenia.
Menšia veľkosť bodu znamená väčšiu presnosť a rýchlejšie časy zvárania. Minimalizuje tiež deformáciu materiálu, pretože teplo sa koncentruje v jednom bode a žiadne prebytočné teplo sa nevyžaruje do okolitého prostredia.
Krok 4 – Vrstvenie a viacnásobné prechody
Laserové nanášanie kovov (LMD) nie je obmedzené na zváranie, často sa používa aj na vytváranie komponentov od začiatku. Po úvodnom prechode laserom prechádza laserová hlava ďalším kolom a nanáša novú vrstvu materiálu na prvú vrstvu. Tento postup opakujte, kým nedosiahnete požadovanú výšku.
Pri aditívnej výrobe vrstvy pokračujú, až kým sa nepostaví celý diel. Naproti tomu zváranie vyžaduje iba jednu alebo dve vrstvy.
Hrúbka vrstvy a počet vrstiev pomáhajú kontrolovať množstvo ukladaného kovu.
Krok 5 – Chladenie a tuhnutie
Pretože teplo je lokalizované, aj zváraná oblasť sa pomerne rýchlo ochladzuje, takmer okamžite po opustení miesta laserom.
Proces LMD zahŕňa ukladanie energie priamo do malého miesta na obrobku. Menšie kontaktné body znamenajú, že energia sa využíva efektívnejšie, takže laser sa môže pohybovať rýchlejšie.
Rýchlejší laser znamená menej celkovej energie a tepla uloženej do obrobku. Menej usadeného tepla znamená rýchlejšie chladenie. Rýchle chladenie prináša ďalší vedľajší efekt lepšej mikroštruktúry.
7 Výhody laserového zvárania
Laserové nanášanie kovov (LMD) je nahromadením mnohých rokov výskumu technológie aditívnej výroby. Každý aspekt laserového nanášania kovu je navrhnutý s jediným cieľom – zlepšenie tradičných procesov.
Tu sú niektoré z najväčších výhod, ktoré laserové nanášanie prináša do moderných výrobných procesov.
1. Rýchlejší čas zvárania
Vysokovýkonný laser rýchlo roztaví obrobok a CNC riadiaca jednotka rýchlo presunie laserovú hlavu z jedného bodu do druhého, čo vedie k neuveriteľne rýchlemu času zvárania.
Automatické podávanie stola umožňuje nepretržité zváranie bez akýchkoľvek prestávok počas procesu. Počítačom riadené zváranie tiež minimalizuje chyby a šetrí viac času vo výrobe.
Riadenie a optimalizácia rôznych parametrov procesného laserového nanášania kovu zlepšuje efektivitu zvárania a skracuje čas výroby.
2. Väčšia presnosť a kontrola
Takmer každý laserový stroj na nanášanie kovov je automatizovaný a riadený počítačom, s výnimkou niekoľkých ručných modelov. Vysoká presnosť a kontrola umožňujú komplexnejšie zvary pri vyšších rýchlostiach.
Len málo skúsených zváračov sa dokáže vyrovnať presnosťou a precíznosťou automatizovaných laserových zváracích strojov.
3. Vyššia kvalita zvarov
Jemné práškové častice prídavného materiálu efektívnejšie vyplnia medzery, čo vedie k pevnejšiemu zvaru. Pretože všetko je vopred odmerané a riadené počítačom, množstvo naneseného kovu je presne také, aké je potrebné, čo znamená, že roztavený bazén zostáva počas celého procesu konzistentný.
Okrem toho sa vnútorné prúdy používajú na zabránenie tvorbe trosky a oxidácii kovu a na odfúknutie malých úlomkov odpareného kovu.
4. Nulové skreslenie zdroja tepla
Tradičné procesy zvárania zavádzajú veľké množstvo nežiaduceho tepla do základného materiálu. Malé množstvo tepla sa prenáša na spájkovaný spoj a zvyšok presakuje do okolitého prostredia, čo spôsobuje deformáciu (deformáciu) kovu.
Laserové nanášanie kovov je mimoriadne presný proces, pri ktorom laserový lúč roztaví iba malú časť obrobku a nič viac. Proces je taký efektívny, že sa často používa na celoplošné zvary, pretože sa netreba obávať deformácie materiálu.
Povrchové zváranie je proces poťahovania jedného materiálu iným materiálom (alebo materiálmi) na zlepšenie povrchovej úpravy a odolnosti proti opotrebeniu.
5. Širšia materiálová kompatibilita
Zváranie sa stáva zložitejším, keď prejdete na kvalitnejšie a vzácnejšie materiály. Tradičný proces je vhodný pre bežné materiály ako železo, meď, nehrdzavejúca oceľ a dokonca aj zliatiny hliníka. Existujú však špeciálne prípady, ktoré sa týkajú tvrdých kovov ako volfrám, prchavých kovov ako horčík a mäkkých kovov ako zlato.
Laserové nanášanie kovov podporuje širokú škálu kovov, zliatin a dokonca aj niektorých keramických materiálov. Pomocou LMD môžete zvárať nasledujúce materiály.
Zliatina niklu
Karbid volfrámu
zliatina horčíka
liatina
Zliatina hliníka
Zliatina na báze kobaltu
Zliatina titánu
meď
Oceľ
atď.
6. Znížte plytvanie materiálom
Laserové zváranie minimalizuje plytvanie materiálom. Kovový prášok sa privádza do obrobku kontrolovanou rýchlosťou posuvu, aby sa zabránilo nadmernému/nedostatočnému ukladaniu. Na rozdiel od tradičného zvárania, pri ktorom sa používa plniaca tyč, laserové nanášanie používa súvislý drôt a práškové častice.
Použite len potrebné množstvo plniva a zvyšok si nechajte na ďalší zvar.
7. Obmedzte prácu po spracovaní
Pretože laserové nanášanie kovu vytvára čistejšie zvary, často ani nemusíte vykonávať žiadne následné spracovanie. Pri zváraní nie je potrebné opracovávať drôtenou kefou, obrusovať prebytočné kaluže alebo vyrovnávať deformácie.
Obmedzenie následného spracovania môže ušetriť veľa času vo výrobe a výrazne zvýšiť produktivitu.