Koje su ograničenja mašina za lasersko zavarivanje?

Mašine za lasersko zavarivanje su vrsta obradne opreme koja koristi laserske zrake visoke gustine energije za spajanje materijala. Zbog koncentrisane energije, kontrolisanog unosa toplote i stabilne morfologije zavara, široko se koriste za spajanje metalnih konstrukcijskih delova i preciznih komponenti. U praktičnoj primeni, lasersko zavarivanje nudi značajne prednosti, ali istovremeno ima određena ograničenja.

I. Prednosti laserskog zavarivanja
1. Висока густина енергије

Ласерски зрак има високу густину снаге, што може генерисати тренутну топљену банку у локалној области како би се постигао дубок провар или спојавање спровођењем. Примењује се на деловима којима је потребна строга контрола зоне под утицајем топлоте.

2. Низак унос топлоте и минимална деформација

Ласерско заваривање има низак укупни унос топлоте и уску зону под утицајем топлоте (ЗУТ), смањујући деформацију делова и погодно је за танкостене делове и прецизне компоненте.

3. Висока брзина заваривања

Ласерско заваривање обезбеђује високу брзину заваривања, погодно је за аутоматизоване производне линије и побољшава ефикасност производње.

4. Висок квалитет заваривања

Завар је уски, има висок однос дубине и ширине и показује конзистентан продор, испуњавајући захтеве високотрајних заварених спојева.

5. Обрада без контакта

Глава за заваривање не мора да додире део током заваривања, што га чини погодним за комплексне структуре или заварене спојеве до којих је тешко приступити.

II. Ограничења ласерских заваривачких машина
1. Високи захтеви за тачност монтаже

Ласерски зрак има мали пречник и осетљив је на заварене зазоре, тачност позиционирања и димензионалне допусте. Превелики зазор може изазвати нестабилну топљену банку, непотпуно спајање или колапс.

2. Осетљивост на стање површине материјала

Материјали са високом рефлексијом (као што су бакар, алуминијум, злато и сребро) имају низак степен апсорпције инфрацрвених ласера, због чега лако долази до рефлексије и недовољног спајања енергије. Загађење површине уљем и оксидни слојеви такође утичу на конзистентност заваривања.

3. Висока цена опреме

Извор ласера, оптички компоненти и системи хлађења су скупи. Трошкови одржавања и замене оптичких делова су већи у односу на традиционалну заваривачку опрему.

4. Високи захтеви за радним условима

Ласерски системи захтевају сталну температуру и морају избећи продирanja прашине и масних магли у оптички пут. Системи високе снаге захтевају системе хлађења и стабилну електричну напајање.

5. Строги захтеви за безбедносну заштиту

Ласерско зрачење, прскавање и рефлектовани светлост представљају потенцијалне ризике. Оператори морају носити заштитне наочаре и користити ограде или сигурносне светлосне завесе.

6. Тешкоће при инспекцији заварених шавова

Заваривање са дубоким продирањем производи уске и дубоке заварене шавове, због чега је визуелно тешко откријти унутрашње дефекте — као што су порозност, суптљања и недовољно продирање. Потребно је ненуштајно тестирање помоћу рендгенског или ултразвучног зрачења.

7. Ограничења код заваривања дебелих плоча

За материјале који превазилазе одређену дебљину, заваривање у једном процесу не може постићи потпуно продирање. Може бити потребно вишестепено заваривање или хибридно ласерско-луково заваривање.

8. Осетљивост на пукотине код одређених материјала

Челик са високим садржајем угљеника, калјени челик и ливено гвожђе склони су топлотним или хладним пукотинама током ласерског заваривања. Потребно је предгрејавање, контролисано хлађење или подешавање таласног облика.

III. Материјали на које се примењује и ограничења код материјала
Применљиви материјали:

1. Nerđajući čelik

2. Ugljeni čelik

3.Aluminijum i aluminijumske legure

4. Бакар и легуре бакра

5. Легуре на бази никла

6. Титанијумске легуре

7. Метални танки лимови

Материјално ограничења:

1. Материјали са високом рефлексијом (бакар, алуминијум) захтевају плаве/зелене ласере или већу густину снаге.

2. Челик са високим садржајем угљеника и ковки лив захтевају прегревање или заваривање контролисано таласним обликом.

3. Неметални материјали (пластике, керамике) захтевају различите типове ласера (као што су CO₂ или пикосекундни ласери).

IV. Типичне примене ласерског заваривања

1. Прецизна производња: заваривање електронских компоненти, заптивње сензора, заваривање ушка код литијум-јон батерија.

2. Производња возила: заваривање делова кућишта, заваривање челика високе чврстоће, заваривање кућишта батерија.

3. Аеропростор: заваривање танких делова од никл-базираних легура и титанијумских легура.

4. Медицинска опрема: заваривање микроматеријала од нерђајућег челика и титанијума.

5. Производња хардвера: кухињски прибор, метални омотачи, дршке и друге компоненте од танког лима.

6. Индустрија нових енергија: заваривање бакарно-алуминијумских проводних делова, заваривање ламели мотор статора.

V. Захтеви за радном средином

1. Стабилна унутрашња температура (обично 15–30°C)

2. Умерена влажност да би се избегла кондензација

3. Чист ваздух, без прашине и масног млаза

4. Стабилна напојна струја без флуктуације напона

5. Систем хладњака за одржавање температуре ласера и главе за заваривање

6. Простор за ласерску сигурност са одговарајућом заштитном опремом

Машине за ласерско заваривање нуде високу брзину, високу прецизност, мале зоне под утицајем топлоте и погодне су за аутоматизацију. Подржавају широк спектар металних материјала и ефикасне су за примену у високопрецизном заваривању. Међутим, захтевају високу тачност склапања, специфичне услове материјала и контролисане параметре средине, а такође повлаче више трошкове опреме и одржавања. Неки материјали имају склоност прслињавању или проблеме спајања енергије. На тај начин, морају се пажљиво бирати одговарајући типови ласера и процеси заваривања на основу карактеристика материјала, структуре делова, дебљине и захтева производње