Laserový svařovací stroj. Výhody, princip fungování, kritéria výběru

Laser jako svařovací nástroj byl poprvé použit v 60. letech; pak to byly lasery s rubínovým krystalem. Aktivní průmyslová aplikace této technologie začala v 80. letech: výkon laboratorních CO2 laserů dosahoval 25 kW, pro svařování se používaly také Nd-YAG pevnolátkové a kotoučové lasery.

V roce 1996 byl po 4 letech výzkumu a testování dokončen projekt EuroLASER, jehož výsledkem bylo schválení komerčního využití laserového svařování v lodním průmyslu.

Použití laserových svařovacích strojů v tomto odvětví snižuje celkové náklady dvojnásobně a má také dopad na celkovou dobu procesu. Například ve Velké Británii, v loděnici Vosper Thornycroft, byly korvety vyrobeny o rok rychleji právě díky zavedení laserového svařování a řezání do výrobního procesu. V Německu podobná technologie ve stavbě lodí snižuje hmotnost lodí až o 30 %.

Zatímco v minulosti jste k efektivní práci potřebovali obrovské laserové jednotky, nyní laserová svářečka váží asi 45 kg a snadno se vejde do zavazadlového prostoru automobilu.

Ale to nejsou jediné vlastnosti laserů. V tomto článku si blíže vysvětlíme výhody svařování ytterbiovým laserem, jak funguje, s jakými materiály, kde a jak se používá a na co si dát pozor při výběru laserového svářecího stroje.

Výhody laserového svařování a jak se liší od tradičních metod

Hlavními výhodami laserových svařovacích strojů je optimalizace, zrychlení a zlevnění procesu při snížení hmotnosti finální konstrukce. Například, když bylo pro výrobu Airbusu A380 použito laserové svařování, hmotnost letadla byla snížena o 15 % ve srovnání s předchozím modelem A340 pouhým použitím laserem svařovaných nýtů namísto tradičního nýtování. Spotřeba petroleje na jeden let přes Atlantik byla snížena o 750 kg, což podle odhadů ušetří 9 000 000 EUR za 25 let.

V zájmu jasnosti a specifičnosti uvedeme laserové svařovací stroje od jednoho z lídrů světového trhu, společnosti Wattsan, jako jednoho z nejlepších výrobců, který kombinuje kvalitu, pokročilou funkčnost a cenovou dostupnost.

Mezi výhody laserového svařování tedy patří:

• Kvalita svařování. Fyzikální a mechanické vlastnosti svaru po laserovém svařování jsou prakticky totožné s vlastnostmi původního materiálu. Nevyskytují se žádné vady jako: plynové kapsy, zvýšená tloušťka švu, matování a strusky.
• Malá tepelně ovlivněná zóna. Vlastnosti laserového záření umožňují svařovat kov bez přehřátí nebo přepálení, čímž se minimalizují deformace deformací. To platí zejména pro tenkostěnné kovové výrobky.
• Rychlost. V některých případech je až 4krát rychlejší než konvenční metody svařování. Průměrná rychlost laserového svařování je 1 až 10 m/min, při svařování v jednom průchodu.
• Není potřeba další zpracování . Zejména není potřeba příprava hran nebo předúprava a následná úprava.
• Všestrannost. Laserový svařovací stroj je vhodný pro většinu kovů a plastů. Lze jej rychle nastavit pro nový materiál. Laserové svařování lze snadno integrovat do výrobního procesu.
• Snadné zvládnutí. Laserové svařování nevyžaduje žádné hluboké znalosti ani zkušenosti: do procesu se rychle dostane i začátečník díky přednastaveným režimům pro různé materiály a nastavení trajektorie laserového paprsku pro různé úkoly, které automaticky napodobují pohyby elektrody tradičních typů svařování.
• Není potřeba žádný výplňový drát. Konstrukce s mezerou 0,3 mm nebo menší lze svařovat bez přídavného drátu laserovým svařovacím strojem. Díly vyřezané na laserových řezacích strojích Wattsan jsou obzvláště dobře svařované. Přečtěte si více o laserových řezačkách kovů .
• Bezpečnost. Laserové svařování je mnohem bezpečnější ve srovnání s tradičními metodami svařování, protože při provozu nedochází k uvolňování roztaveného kovu nebo nebezpečných jisker. Zpříjemňuje také pracovní podmínky.

• Svařování, čištění a řezání 3 v 1. Některé laserové svařovací stroje, jako je Wattsan Laser Weld A1500, kombinují tři funkce: laserové svařování, čištění a řezání. Tato všestrannost umožňuje zjednodušit a urychlit některé výrobní procesy.

Jak laserové svařování funguje

Ve zdroji je pomocí pumpových diod generován laserový paprsek. Poté podél optického vlákna prochází paprsek v aktivním prostředí s odrazem blízkým 100 % do laserové svařovací pistole, kde je instalována zaostřovací čočka. Po zaostření paprsek dosáhne extrémně vysoké výkonové spektrální hustoty.

Maximální tloušťka laserového svařování závisí na výkonu zářiče. Minimální tloušťka se měří v desetinách nebo dokonce setinách milimetru v závislosti na materiálu a dochází k ní při záměrném rozostření.

Svařovací pistole má speciální elektricky ovládaná zrcadla, která mohou vést laserový paprsek tak, aby simuloval dráhu svaru. Zatímco tradiční svařování k tomu vyžaduje zkušeného svářeče, laserové svařování jednoduše vyžaduje, aby byla pistole vedena rovnoměrně v přímé linii.

Laserové svařování má několik režimů dráhy paprsku:

• PROTI,
• Vzhůru nohama,
• Oběžník,
• C,
• Náměstí,
• Cikcak.
• Postavení 8
• J
• T
• Rovný krok

Každý typ dráhy se používá pro specifické úkoly, ať už jde o konvenční svařování, úhlové svařování, nýtování nebo jiné úkoly.

Laserové svařování obvykle probíhá v plynném prostředí, které vytváří nejen ochranné prostředí pro svařování, ale také ochlazuje trysku a ochrannou čočku. K tomuto účelu se používá dusík, helium a argon. Spotřeba plynu při laserovém svařování je mnohem ekonomičtější než při tradičním svařování.

Co lze udělat s laserovým svařovacím strojem

Vzhledem k tomu, že laserové svařování je poměrně drahá technologie, je nejvhodnější pro velké aplikace, jako je chemický, jaderný, ropný a plynárenský průmysl, letecký a kosmický průmysl, vojenský, lékařský, automobilový a lodní průmysl.

Technologie se postupně stává dostupnější, takže se využívá i v jiných, menších aplikacích. Laserové svařování je však stále drahé řešení pro osobní použití.

Materiály, které lze svařovat laserovým svařovacím strojem:

• uhlíková ocel,
• nízkolegovaná ocel,
• vysoce pevné konstrukční slitiny,
• nerezové oceli,
• slitiny hliníku, mědi a mosazi,
• titan,
• plasty,
• nepodobné materiály.

Typy svarů, které mají být provedeny:

• tupý kloub,
• okrajový spoj,
• T-kloub,
• břišní kloub,
• rohový spoj.

Kritéria pro výběr laserového svařovacího stroje

Pokud jste se rozhodli pořídit si laserovou svářečku, vyplatí se podívat na výkon zářiče, funkčnost a použitelnost svařovací pistole, možnosti softwaru, způsob chlazení a kompatibilitu s podavači přídavného drátu.

Laserový svařovací zářič a jeho výkon

Výkon určuje tloušťku, kterou bude laserový svařovací stroj schopen svařovat v dobré kvalitě. Konkrétní tloušťky svařování základních materiálů jsou uvedeny v tabulce níže.

Laserová svařovací pistole a její funkce

Laserová pistole je lehká, takže je snadné pracovat po dlouhou dobu bez přerušení v jakékoli poloze, a to i na těžko dostupných místech.

Díky dvoumotorové hlavě jsou laserové svařovací pistole Wattsan schopny simulovat speciální dráhy svaru navržené pro různé úkoly.

Šířka švu je nastavitelná od 0,1 do 5 mm. Délka vlákna je standardně 5 metrů, ale lze vyrobit 10, 15 nebo 20 metrů.

Některé pokročilé modely, jako je Laser Weld A1500 , také umožňují použití laserového svařování jako laserové řezačky a stroje na čištění laseru.

Podavač plnicího drátu

Pro svařování bez přídavného drátu musí díly do sebe dobře zapadnout. Můžete pracovat bez výplňového drátu, pokud mezera mezi díly není větší než 0,3 mm.

Pro svářečky Wattsan je vhodný jakýkoli podavač drátu o průměru 0,8, 1,0, 1,2 a 1,6 mm a k tomu je uzpůsobena i svařovací pistole.

Software, funkce a rozsah nastavení pro laserové svařování

Laserové svařovací stroje Wattsan mají:

• uživatelsky přívětivé rozhraní se všemi nastaveními zobrazenými na obrazovce;
• 70 přednastavených parametrů svařování pro různé kovy a tloušťky;
• možnost uložit si vlastní nastavení parametrů pro nejčastější úlohy (můžete změnit procento výkonu, frekvenci laserového záření od 50 do 30 000 Hz, frekvenci opakování vzorů trajektorie svařování, cyklus zatížení, aka zátěž cyklus a další parametry)
• kontrola konfigurace/tvaru svaru
• plyn a laserový paprsek jsou ovládány pomocí svařovací pistole
• nastavení šířky švu v rozmezí 0,5-5 mm
• naprogramovaná regulace tlaku plynu.

Chlazení laserového svařování

Nejběžnějším chlazením u laserových svařovacích strojů je chiller zabudovaný v krytu se dvěma okruhy: jedním pro chlazení zářiče a druhým pro chlazení svařovací pistole. Výhodou vodního chlazení je, že můžete svařovat nepřetržitě 24 hodin denně.

Chlazení vzduchem vyžaduje periodické odstávky práce k normalizaci teploty, ale praxe ukazuje, že taková přerušení jsou nejčastěji přirozená a nevyhnutelná během procesu svařování.

Hlavní výhodou vzduchem chlazeného svařování je jeho kompaktnost. Pokud plánujete nákup laserového svářecího stroje, porovnejte vodou chlazený Wattsan Laser Weld 1000 se vzduchem chlazeným Wattsan Laser Weld A1500. První model váží 180 kg a má rozměry 1120x550x1120 mm, zatímco druhý, vzduchem chlazený model, váží pouhých 45 kg a má rozměry téměř o polovinu větší: 650x300x621 mm.

Závěry

Laserové svařování překonává tradiční metody svařování faktorem 3 až 4, s dokonale plochým a hladkým švem s vlastnostmi shodnými s původním materiálem. Proto je laserové svařování budoucností každého odvětví, kde je potřeba svařovací technologie.

Pokud si chcete pořídit laserový svařovací stroj, je důležité nejen vybrat správný stroj, ale také kontaktovat spolehlivou firmu.

Virmer nejen dodává laserové svařovací stroje do EU, ale poskytuje také následující služby:

• Specialisté na laserové svařování Virmer vám podrobně poradí a zodpoví všechny vaše dotazy,
• Naši manažeři provádějí online ukázky zařízení a ukazují proces laserového svařování na materiálech, se kterými budete pracovat,
• Inženýři Virmer provádějí uvedení do provozu, integraci laserového svařovacího stroje do výrobní linky, školení, údržbu a opravy laserových svařovacích strojů.

S Virmerem získáte záruku a včasné dodání. Pro více podrobností kontaktujte naše manažery: +31852731786 nebo nám napište na info@virmer.com .