Lazer kaynak makinelerinin sınırlamaları nelerdir?

Lazer kaynak makineleri, yüksek enerji yoğunluklu lazer ışınlarını kullanarak malzeme birleştirme işlemini gerçekleştiren bir tür işleme ekipmanıdır. Enerjiyi yoğunlaştırılmış şekilde, kontrollü ısı girişi ve kararlı kaynak morfolojisi ile metal yapı parçaları ile birlikte hassas bileşenlerin birleştirilmesinde yaygın olarak kullanılır. Uygulamada lazer kaynak önemli avantajlar sunar ancak bazı sınırlamaları da vardır.

I. Lazer Kaynağın Avantajları
1. Birinci sınıf. Yüksek enerji yoğunluğu

Lazer ışını, yüksek bir güç yoğunluğuna sahiptir ve derin nüfuz kaynak dikişi veya iletim kaynağı elde etmek için anında erimiş bir banyo oluşturabilir. Isının etkilediği bölgeyi sıkı bir şekilde kontrol gerektiren iş parçalarına uygundur.

2. Düşük Isı Girişi ve Minimum Deformasyon

Lazer kaynağı toplamda düşük ısı girişi sağlar ve dar bir ısı tesiri altındaki bölgede (HAZ) deformasyonu azaltır; bu da ince cidarlı parçalar ve hassas bileşenler için uygundur.

3. Yüksek Kaynak Hızı

Lazer kaynağı yüksek kaynak hızı sunar, otomatik üretim hatları için uygundur ve üretim verimliliğini artırır.

4. Yüksek Kaynak Kalitesi

Kaynak dikişi dar olup yüksek derinlik/genişlik oranına sahiptir ve tutarlı nüfuz gösterir; bu da yüksek mukavemetli kaynak birleşimlerinin gereksinimlerini karşılar.

5. Temassız İşleme

Kaynak başlığı, kaynak sırasında iş parçasına temas etmez ve bu nedenle karmaşık yapılara veya erişimi zor olan kaynak birleşimlerine uygundur.

II. Lazer Kaynak Makinelerinin Sınırlılıkları
1. Montaj Hassasiyeti İçin Yüksek Gereksinim

Lazer ışınının küçük bir nokta boyutu vardır ve kaynak boşluklarına, konumlandırma hassasiyetine ve boyutsal toleranslara karşı duyarlıdır. Aşırı boşluk, ergimiş havuzun kararsız olmasına, eksik erimeye veya çökmeye neden olabilir.

2. Malzeme Yüzey Koşuluna Duyarlılık

Yüksek yansıtmalı malzemeler (örneğin bakır, alüminyum, altın ve gümüş) kızılötesi lazerleri düşük soğurur ve kolayca yansıma meydana gelir, bu da yetersiz enerji eşleşmesine neden olur. Yüzey yağ kirleri ve oksit tabakaları da kaynak tutarlılığını etkiler.

3. Yüksek Ekipman Maliyeti

Lazer kaynağı, optik bileşenler ve soğutma sistemleri pahalıdır. Bakım ve optik bileşen değişim maliyetleri geleneksel kaynak ekipmanlarından daha yüksektir.

4. Çalışma Ortamı İçin Yüksek Gereksinimler

Lazer sistemleri sabit sıcaklık ortamı gerektirir ve toz ile yağ sisinin optik yoluna girmesinden kaçınmak gerekir. Yüksek güçlü makineler soğutucu sistemler ve kararlı elektrik kaynağı gerektirir.

5. Katı Güvenlik Koruma Gereksinimleri

Lazer ışınımı, sıçrama ve yansıyan ışık potansiyel riskler oluşturur. Operatörlerin koruyucu gözlük takması ve muhafazalar veya güvenlik ışın perdesi kullanılması gerekir.

6. Zorlu Kaynak Muayenesi

Derin nüfuzlu kaynak dar ve derin dikişler oluşturur; bu da gözeneklilik, büzülme boşlukları ve nüfuziyetsizlik gibi iç kusurların görsel olarak tespit edilmesini zorlaştırır. X-ışını veya ultrasonik tahribatsız muayene testi gereklidir.

7. Kalın Plaka Kaynağında Sınırlamalar

Belirli bir kalınlığı aşan malzemelerde tek geçişli kaynak tam nüfuzu sağlayamaz. Çok geçişli kaynak veya hibrit lazer-ark kaynağı gerekebilir.

8. Belirli Malzemelerde Çatlak Duyarlılığı

Yüksek karbonlu çelik, sertleştirilmiş çelik ve dökme demir lazer kaynağında sıcak çatlama veya soğuk çatlama eğilimindedir. Ön ısıtma, kontrollü soğutma veya dalga formu ayarı gerekebilir.

III. Uygulanabilir Malzemeler ve Malzeme Sınırlamaları
Uygulanabilir malzemeler:

1. Paslanmaz çelik

2. Karbon çelik

3.Alüminyum ve alüminyum aleysleri

4. Bakır ve bakır alaşımları

5. Nikel esaslı alaşımlar

6. Titanyum alaşımları

7. Metal ince levha malzemeleri

Maddi sınırlamalar:

1. Yüksek yansıtmalı malzemeler (bakır, alüminyum) mavi/yeşil lazerler veya daha yüksek güç yoğunluğu gerektirir.

2. Yüksek karbonlu çelik ve tokluk dökme demir, ön ısıtma veya dalga formu kontrollü kaynak gerektirir.

3. Metal olmayan malzemeler (plastikler, seramikler) farklı türde lazerler gerektirir (örneğin CO₂ veya pikosaniye lazerler).

IV. Lazer Kaynağının Tipik Uygulama Senaryoları

1. Hassas imalat: elektronik bileşen kaynağı, sensör sızdırmazlığı, lityum pil kutup başı kaynağı.

2. Otomotiv imalatı: gövde yapı kaynakları, yüksek dayanımlı çelik kaynakları, pil muhafazası kaynakları.

3. Havacılık ve uzay: nikel bazlı ve titanyum alaşımlı ince cidarlı parça kaynakları.

4. Tıbbi cihazlar: paslanmaz çelik ve titanyum mikro-enstrüman kaynakları.

5. Donanım imalatı: mutfak eşyaları, metal muhafazalar, kollar ve diğer ince sac bileşenler.

6. Yeni enerji endüstrisi: bakır-alüminyum iletken bileşen kaynakları, motor statoru laminasyon kaynağı.

V. Çalışma Ortamı Gereksinimleri

1. Sabit iç ortam sıcaklığı (genellikle 15–30°C)

2. Yoğuşmayı önlemek için orta nem seviyesi

3. Toz ve yağ sisinden arındırılmış temiz hava

4. Voltaj dalgalanmasız sabit güç kaynağı

5. Lazer ve kaynak başlığının sıcaklığını korumak için soğutucu sistem

6. Uygun koruyucu ekipmanlarla donatılmış lazer güvenliği alanı

Lazer kaynak makineleri yüksek hız, yüksek hassasiyet, düşük ısı etkili bölgeler ve otomasyona uygunluk sunar. Geniş bir metal malzeme yelpazesini destekler ve yüksek hassasiyetli kaynak uygulamaları için etkilidir. Ancak yüksek montaj doğruluğu, belirli malzeme koşulları ve kontrol edilen çevre parametreleri gerektirir ve daha yüksek ekipman ve bakım maliyetlerine sahiptir. Bazı malzemeler çatlama eğilimi veya enerji eşleşmesi sorunları gösterebilir. Uygulamada, malzeme özellikleri, parça yapısı, kalınlık ve üretim gereksinimlerine göre uygun lazer türleri ve kaynak süreçleri seçilmelidir