Spawarka laserowa. Zalety, zasada działania, kryteria wyboru

Laser jako narzędzie spawalnicze został po raz pierwszy użyty w latach 60-tych; wtedy były to lasery z kryształem rubinowym. Aktywne przemysłowe zastosowanie tej technologii rozpoczęło się w latach 80-tych: moc laboratoryjnych laserów CO2 sięgała 25 kW, do spawania stosowano również lasery na ciele stałym i dyskowe Nd-YAG.

W 1996 roku, po 4 latach badań i testów, projekt EuroLASER został zakończony, co zaowocowało dopuszczeniem do komercyjnego wykorzystania spawania laserowego w przemyśle stoczniowym.

Zastosowanie spawarek laserowych w tej branży obniża koszty całkowite dwukrotnie, a także ma wpływ na całkowity czas procesu. Na przykład w Wielkiej Brytanii, w stoczni Vosper Thornycroft, korwety budowano o rok szybciej właśnie dzięki wprowadzeniu do procesu produkcji spawania i cięcia laserowego. W Niemczech podobna technologia w przemyśle stoczniowym zmniejsza wagę statków nawet o 30%.

Podczas gdy w przeszłości do wydajnej pracy potrzebne były ogromne jednostki laserowe, teraz spawarka laserowa waży około 45 kg i łatwo mieści się w bagażniku samochodowym.

Ale to nie jedyne cechy laserów. W tym artykule wyjaśnimy bardziej szczegółowo zalety spawania laserowego iterbem, jak to działa, z jakimi materiałami, gdzie i jak jest używane oraz na co zwrócić uwagę przy wyborze spawarki laserowej.

Zalety spawania laserowego i czym różni się ono od metod tradycyjnych

Głównymi zaletami spawarek laserowych jest optymalizacja, przyspieszenie i obniżenie kosztów procesu przy jednoczesnym zmniejszeniu wagi finalnej konstrukcji. Na przykład, gdy do produkcji Airbusa A380 zastosowano spawanie laserowe, masa samolotu została zmniejszona o 15% w porównaniu z poprzednim modelem A340, po prostu dzięki zastosowaniu spawanych laserowo nitów zamiast tradycyjnego nitowania. Zużycie benzyny podczas lotu przez Atlantyk zostało zmniejszone o 750 kg, co według prognoz pozwoli zaoszczędzić 9 000 000 euro w ciągu 25 lat.

Dla jasności i szczegółowości wymienimy spawarki laserowe jednego ze światowych liderów rynku, firmy Wattsan, jako jednego z najlepszych producentów łączących jakość, zaawansowaną funkcjonalność i przystępną cenę.

Tak więc zalety spawania laserowego obejmują:

• Jakość spawania. Właściwości fizyczne i mechaniczne spoiny po spawaniu laserowym są praktycznie identyczne z właściwościami oryginalnego materiału. Nie ma wad takich jak: kieszenie gazowe, zwiększona grubość szwu, zmatowienia, zgary.
• Mała strefa wpływu ciepła. Właściwości promieniowania laserowego umożliwiają spawanie metalu bez jego przegrzania lub przepalenia, minimalizując zniekształcenia osnowy. Jest to szczególnie prawdziwe w przypadku cienkościennych produktów metalowych.
• Prędkość. W niektórych przypadkach jest to nawet 4 razy szybsze niż konwencjonalne metody spawania. Średnia prędkość spawania laserowego wynosi od 1 do 10 m/min, przy czym spawanie odbywa się w jednym przejściu.
• Nie ma potrzeby dodatkowego przetwarzania . W szczególności nie ma potrzeby przygotowywania krawędzi ani obróbki wstępnej i końcowej.
• Wszechstronność. Spawarka laserowa nadaje się do większości metali i tworzyw sztucznych. Można go szybko skonfigurować do nowego materiału. Spawanie laserowe można łatwo zintegrować z procesem produkcyjnym.
• Łatwy do opanowania. Spawanie laserowe nie wymaga dogłębnej wiedzy ani doświadczenia: nawet początkujący szybko opanuje proces dzięki wstępnie ustawionym trybom dla różnych materiałów i ustawieniom trajektorii wiązki laserowej dla różnych zadań, które automatycznie imitują ruchy elektrody tradycyjnych typów spawalniczy.
• Nie wymaga drutu elektrodowego. Konstrukcje ze szczeliną 0,3 mm lub mniejszą można spawać bez drutu spawalniczego za pomocą spawarki laserowej. Części wycięte na laserowych maszynach do cięcia metalu Wattsan są szczególnie dobrze spawane. Przeczytaj więcej o laserowych wycinarkach do metalu .
• Bezpieczeństwo. Spawanie laserowe jest znacznie bezpieczniejsze w porównaniu z tradycyjnymi metodami spawania, ponieważ podczas pracy nie dochodzi do wydzielania się stopionego metalu ani niebezpiecznych iskier. Poprawia również warunki pracy.

• Spawanie, czyszczenie i cięcie 3 w 1. Niektóre spawarki laserowe, takie jak Wattsan Laser Weld A1500 , łączą w sobie trzy funkcje: spawanie laserowe, czyszczenie i cięcie. Ta wszechstronność pozwala uprościć i przyspieszyć niektóre procesy produkcyjne.

Jak działa spawanie laserowe

Wiązka laserowa jest generowana w źródle za pomocą diod pompujących. Następnie wzdłuż światłowodu wiązka przechodzi w ośrodku aktywnym o odbiciu bliskim 100% do laserowego pistoletu spawalniczego, w którym zainstalowana jest soczewka skupiająca. Po zogniskowaniu wiązka osiąga niezwykle wysoką gęstość widmową mocy.

Maksymalna grubość spawania laserowego zależy od mocy emitera. Minimalna grubość jest mierzona w dziesiątych, a nawet setnych częściach milimetra, w zależności od materiału, i występuje przy celowym rozogniskowaniu.

Pistolet spawalniczy ma specjalne, sterowane elektrycznie lusterka, które mogą prowadzić wiązkę laserową w celu symulacji ścieżki spoiny. Podczas gdy tradycyjne spawanie wymaga doświadczonego spawacza, spawanie laserowe wymaga po prostu równego prowadzenia pistoletu w linii prostej.

Spawanie laserowe ma kilka trybów toru wiązki:

• V,
• Do góry nogami,
• Okólnik,
• C,
• Plac,
• Zygzak.
• Cyfra 8
• J
• T
• Prosto schodkowy

Każdy typ ścieżki jest używany do określonych zadań, niezależnie od tego, czy jest to spawanie konwencjonalne, spawanie kątowe, nitowanie czy inne zadania.

Spawanie laserowe zwykle odbywa się w środowisku gazowym, które nie tylko tworzy środowisko ochronne do spawania, ale także chłodzi dyszę i soczewkę ochronną. W tym celu stosuje się azot, hel i argon. Zużycie gazu przy spawaniu laserowym jest znacznie bardziej ekonomiczne niż przy spawaniu tradycyjnym.

Co można zrobić za pomocą spawarki laserowej

Ponieważ spawanie laserowe jest dość kosztowną technologią, najlepiej nadaje się do dużych zastosowań, takich jak przemysł chemiczny, jądrowy, naftowy i gazowy, lotniczy, wojskowy, medyczny, motoryzacyjny i stoczniowy.

Technologia ta staje się stopniowo coraz bardziej przystępna cenowo, dlatego jest wykorzystywana również w innych, mniejszych zastosowaniach. Jednak spawanie laserowe jest nadal drogim rozwiązaniem do użytku osobistego.

Materiały, które można spawać spawarką laserową:

• Stal węglowa,
• stal niskostopowa,
• wysokowytrzymałe stopy konstrukcyjne,
• stale nierdzewne,
• stopy aluminium, miedzi i mosiądzu,
• tytan,
• tworzywa sztuczne,
• niepodobne materiały.

Rodzaje spawów do wykonania:

• złącze doczołowe,
• złącze krawędziowe,
• trójnik,
• staw biodrowy,
• złącze narożne.

Kryteria wyboru spawarki laserowej

Decydując się na zakup spawarki laserowej warto zwrócić uwagę na moc emitera, funkcjonalność i użyteczność uchwytu spawalniczego, opcje oprogramowania, sposób chłodzenia oraz kompatybilność z podajnikami drutu elektrodowego.

Emiter spawania laserowego i jego moc

Moc określa grubość, jaką spawarka laserowa będzie w stanie spawać z dobrą jakością. Konkretne grubości spawania podstawowych materiałów przedstawiono w poniższej tabeli.

Pistolet do spawania laserowego i jego funkcje

Pistolet laserowy jest lekki, dzięki czemu można z łatwością pracować przez długi czas bez przerwy w dowolnej pozycji, nawet w trudno dostępnych miejscach.

Dzięki dwusilnikowej głowicy pistolety do spawania laserowego Wattsan są w stanie symulować specjalne ścieżki spawania przeznaczone do różnych zadań.

Szerokość szwu jest regulowana w zakresie od 0,1 do 5 mm. Długość włókna wynosi standardowo 5 metrów, ale może być wykonana w długościach 10, 15 lub 20 metrów.

Niektóre zaawansowane modele, takie jak Laser Weld A1500 , pozwalają również na wykorzystanie spawarki laserowej jako wycinarki laserowej i laserowej maszyny czyszczącej.

Podajnik drutu elektrodowego

W przypadku spawania bez drutu spawalniczego części muszą dobrze do siebie pasować. Możesz pracować bez drutu spawalniczego, jeśli szczelina między częściami nie przekracza 0,3 mm.

Do spawarek Wattsan nadają się dowolne podajniki drutu o średnicy 0,8, 1,0, 1,2 i 1,6 mm, uchwyt spawalniczy również jest do tego przystosowany.

Oprogramowanie, funkcje i zakres ustawień do spawania laserowego

Spawarki laserowe Wattsan posiadają:

• przyjazny interfejs użytkownika, z wszystkimi ustawieniami wyświetlanymi na ekranie;
• 70 wstępnie ustawionych parametrów spawania dla różnych metali i grubości;
• możliwość zapisania własnych ustawień parametrów dla najczęściej wykonywanych zadań (można zmienić procent mocy, częstotliwość promieniowania lasera od 50 do 30 000 Hz, częstotliwość powtórzeń schematów trajektorii spawania, cykl obciążenia, tzw. cykl i inne parametry)
• kontrola konfiguracji/kształtu spoiny
• wiązka gazowa i laserowa są sterowane za pomocą uchwytu spawalniczego
• regulacja szerokości szwu w zakresie 0,5-5 mm
• zaprogramowana kontrola ciśnienia gazu.

Chłodzenie spawania laserowego

Najczęstszym chłodzeniem spawarek laserowych jest agregat wbudowany w obudowę z dwoma obwodami: jeden do chłodzenia emitera, a drugi do chłodzenia uchwytu spawalniczego. Zaletą chłodzenia wodą jest możliwość ciągłego spawania przez całą dobę.

Chłodzenie powietrzem wymaga okresowych przerw w pracy w celu unormowania temperatury, jednak praktyka pokazuje, że takie przerwy są najczęściej naturalne i nieuniknione podczas procesu spawania.

Główną zaletą spawania chłodzonego powietrzem jest jego zwartość. Jeśli planujesz zakup spawarki laserowej, porównaj chłodzony wodą Wattsan Laser Weld 1000 z chłodzonym powietrzem Wattsan Laser Weld A1500. Pierwszy model waży 180 kg i ma wymiary 1120x550x1120 mm, natomiast drugi, model chłodzony powietrzem, waży zaledwie 45 kg i ma wymiary prawie o połowę mniejsze: 650x300x621 mm.

Wnioski

Spawanie laserowe przewyższa tradycyjne metody spawania o czynnik 3 do 4, z szwem, który jest idealnie płaski i gładki oraz ma właściwości identyczne z oryginalnym materiałem. Dlatego spawanie laserowe to przyszłość każdej branży, w której potrzebna jest technologia spawania.

Chcąc kupić spawarkę laserową ważny jest nie tylko wybór odpowiedniej maszyny, ale również kontakt ze sprawdzoną firmą.

Virmer nie tylko dostarcza spawarki laserowe do UE, ale także świadczy następujące usługi:

• Specjaliści od spawania laserowego Virmer udzielą szczegółowej konsultacji i odpowiedzą na wszystkie pytania,
• Nasi menedżerowie przeprowadzają demonstracje sprzętu online i pokazują proces spawania laserowego na materiałach, z którymi będziesz pracować,
• Inżynierowie Virmer przeprowadzają uruchomienie, integrację spawarki laserowej z linią produkcyjną, szkolenie, konserwację i naprawę spawarki laserowej.

Z Virmer otrzymujesz gwarancję i dostawę na czas. Aby uzyskać więcej informacji, skontaktuj się z naszymi menedżerami: +31852731786 lub napisz do nas na adres info@virmer.com .