Laserkeevituse optilise süsteemi saastumise mõju keevituskvaliteedile

I. Sissejuhatus

Laserkeevitustehnoloogiat kasutatakse laialdaselt liitiumakude tihendamisel, tarbeelektroonikas, meditsiiniseadmete tootmisel ja metallitöötlemisel kõrge energia tiheduse, keevitustäpsuse ja väikese deformatsiooni tõttu. Siiski on laserkeevitusmasina optiline süsteem pikaajalise töö käigus haavatav suitsu, pritsimise, õli ja niiskuse saastumisele, mis mõjutab kiire edasiandmise kvaliteeti ja vähendab lõpptulemusena keevituse stabiilsust. Optiline saastumine on muutunud potentsiaalseks varjatud teguriks, mis mõjutab keevituskvaliteeti, ja seda tuleb lahendada nii protsessi kui ka hoolduse vaatenurgast.

II. Laserkeevitusmasinate optilise süsteemi roll

Tüüpiline optiline süsteem koosneb peamiselt:

Laseri väljundaken

Kolimaator/kiirelaiendaja

Skaneeriv galvanomeeter (kui see on asjakohane)

Fokuseeriv lääts või F-Theta-lääts

Kaitselääts (optiliste komponentide kaitseks)

Optilise süsteemi põhifunktsioon on edasi anda ja täpselt fokuseerida kõrgeenergiaga laserikiirteid keevituspiirkonda. Seetõttu on optiliste pindade puhtus ja läbipaistvus olulised efektiivseks energiasideks keevitamise ajal.

III. Peamised optilise saastumise allikad

Optiline saastumine pärineb peamiselt järgmistest allikatest:

Suitsu ja auruhõbedad
Kõrgetemperatuurilisest keevitamisest tekkinud metalliaur kondenseerub osakesteks ja ladestub optilistele pindadele.

Sulatise pritsimine
Tiheda läbitungimisega keevitamise või ebastabiilse töötlemise käigus võivad sulanud tilgad kleepuda kaitseobjektiividele.

Niiskus ja õlitahm
Pärineb õlijate kompressoritest, veejahutite lekketest või ümbritsevast niiskusest, moodustades väheväärtuslikud tahked kiled.

Sõrmejäljed ja puhastusjäägid
Inimpuudutus või sobimatud lahustid võivad põhjustada sekundaarset saastumist optilistel pindadel.

Need saasteained võivad ilmneda toluna, õlitükkidena, tahketena osakestena või põlemismärgina.

IV. Optilise saastumise mõjumehhanismid keevituskvaliteedile

Optiline saastumine mõjutab peamiselt keevituskvaliteeti järgnevatel viisidel:

1. Laserenergia nõrgenemine

Saastumine vähendab kiire läbilaskevõimet, põhjustades piisamatu keevitusenergia. Tavalised ilmingud hõlmavad:

Piisamatu keevituse läbitungimine

Keevituse puudumine või nõrgad keevitised

Tumedaks muutunud või katkendlikud õmblused

kitsendatud protsessiaken

Energia tasemele tundlikud materjalid (nt alumiinium, vask, aku kontaktplaat) on mõjutatud oluliselt rohkem.

2. Kiire deformatsioon ja fookuse nihke

Saaste muudab kiire levimisomadusi, põhjustades fookuse nihe või ebajärgse energiakogunemise, mis võib viia järgnevateni:

Ebajärjekindlad keevisvarraste laiused

Keevissuuna kõrvalekalded

Sulamispargi suurenenud kõikumine

Vähendatud keevitamise stabiilsus

Kõrge täpsusega keevitamisel võib fookuse nihke mõni kümmend kuni sada mikronit märkimisväärselt mõjutada tootmistulemust.

3. Suurem optiliste komponentide termilise kahjustuse oht

Saasteained imenduvad laserenergiat ja tekitavad kohalikku soojust, mis võib potentsiaalselt põhjustada:

Kaitseobjektiivis süttimise jäljed või pinnakatte lagunemine

Süttimispaigad kiire laiendajates või skaneerimisobjektiivides

Laserivalgusakna kahjustused

Optiline kahjustus on tavaliselt pöördumatu ja nõuab komponentide vahetamist, mis suurendab kulusid.

4. Keermise protsessi ebakorrapärasused ja ebastabiilsus

Optiline saastumine võib põhjustada:

Ebavõrdne sulamispooli keemine

Suurenenud poorsus

Rohked keevissõlmehelbed või allakärkimised

Süsteemi häiretõrge või energiahüppeline

Automeeritud tootmismärkidel mõjutavad sellised probleemid otseselt järjepidevust ja läbilaskevõimet.

V. Materjali tundlikkuse erinevused (ilma võrdlusgraafikuteta)

Erinevad keevitusmaterjalid näitavad erinevat tundlikkust optilisele saastumisele, näiteks:

Alumiinium: Kõrge peegeldusvõime ja suur tundlikkus ebapiisava energiaga; isegi väike saastumine võib põhjustada läbitungimatuks jäämise või allakärkimise.

Vask või aku kontaktlehed: Nõuab väga stabiilset energiat; saastumine viib nõrkade keevitustee juurde, mis mõjutab juhtivust ja akutsükli jõudlust.

Rojavaba teras: Saastumine toob kaasa ristsed keevituse pinnad, tumedamad õmblused ja ebaühtlase läbitungimise.

Süsinikteras: Tekitab rohkem pritsimist ja saastab optikat kiiresti, suurendades kaitseobjektiivide tarbimist ja protsessi ebastabiilsust.

Neid riske saab täiesti piisavalt kirjeldada tekstis ilma diagrammideta või visuaalsete võrdlusteta.

VI. Tuvastamise ja hinnangumeetodid

Optilist saastumist saab tuvastada järgmiste meetodite abil:

Nägemine: kasutage nurgavalgustust, et näha objektiivi pinnal olevaid jääke

Energiatõmbluse jälgimine: jälitada väljundvõimsuse kõrvalekaldeid aja jooksul

Hõbedakvaliteedi tagasiside: läbilaskevõime ja pinna kujunemise kontrollimine

Processi alarmipaberid: jälgige keevitusenergia stabiilsuse alarme

Edukad seadmed võivad kasutada ka koaksiaalse nägemise või laservõimsuse jälgimise seadmeid diagnoosimiseks.

VII. Ennetamise ja säilitamise strateegiad

Optilist saastumist saab kontrollida protsessi juhtimise ja ennetusliku hoolduse kaudu:

Kasuta kaitselinkleid ja vahetage need regulaarselt

Lisada külgpuhastus- või koaksiaalne kaitsegas

Kasutada kõrgelt puhtaid abgaase (argoon/nitrogeen)

Paigaldage suitsu ekstraheerimissüsteemid, et vähendada sadestumist

Optimeerige protsessiparameetreid, et minimeerida hõbedamist

Kasutage spetsiaalseid alkohole ja optilisi pühkijaid puhastamiseks

Looge optiline läbilaskvuse jälgimine ja komponentide eluea haldamine

Need tavade on olulised kõrge nõudlikkusega tööstustes, näiteks akude tootmises.

VIII. Järeldus

Optiliste süsteemide saastumine on oluline peidetud tegur, mis viib halvenenud laserkeevituse kvaliteedini. Sellel on iseloomulikud jooned peidetud, kogunev ja hävitav olemus. Saaste jälgimise tugevdamise, protsessiparameetrite optimeerimise ja hooldusprotokollide kehtestamise kaudu saab pikendada optiliste komponentide eluiga ning parandada keevituse stabiilsust ja järjepidevust. Lasertehnoloogia laienedes edasi täppistootmise valdkondadesse, muutub optiliste komponentide saastumise haldamine üha olulisemaks teguriks tootmistulemuste ja kulude kontrolli mõjutamisel.