Лазерная резка и лазерная сварка: Лазерная резка и сварка | ROBOMATIC Промышленные роботы и автоматизация производства

alexxlab | 10.05.1973 | 0 | Разное

Содержание

Лазерная резка и сварка | ROBOMATIC Промышленные роботы и автоматизация производства

Лазерная резка представляет собой технологию резки и раскроя материалов при помощи лазера высокой мощности. Сфокусированный лазерный луч, обеспечивает высокую концентрацию энергии и позволяет разрезать практически любые материалы независимо от их теплофизических свойств. В процессе резки, под воздействием лазерного луча материал разрезаемого участка плавится, возгорается, испаряется или выдувается струей газа. При этом можно получить узкие резы с минимальной зоной термического влияния. Лазерная резка отличается отсутствием механического воздействия на обрабатываемый материал, возникают минимальные деформации, как временные в процессе резки, так и остаточные после полного остывания. Вследствие этого лазерную резку, даже легкодеформируемых и нежестких заготовок и деталей, можно осуществлять с высокой степенью точности. Благодаря повышенной мощности лазерного излучения обеспечивается высокая производительность процесса резки в сочетании с высоким качеством поверхностей реза. Легкое и сравнительно простое управление лазерным излучением позволяет осуществлять лазерную резку по сложному контуру плоских и объемных деталей и заготовок с высокой степенью автоматизации процесса.

Многие компании, выпускающие оборудование для лазерной резки, имеют в своем ассортименте комплектующие для роботизированных комплексов

Для лазерной резки металлов применяют технологические установки различных типов на основе твердотельных, волоконных и газовых-CO2 лазеров, работающих как в непрерывном, так и в импульсно-периодическом режимах излучения. Однако типовые установки с ЧПУ имеют значительные недостатки при работе со сложными трехмерными изделиями. Комплексы лазерной резки на базе 6-осевых роботов выполняют эту задачу гораздо лучше, без дополнительного перепозиционирования, с сохранением качества реза и точным соблюдением траектории обработки. Для улучшения качества обработки применяются специальные сенсорные системы и система обратной связи между контроллером робота и лазерным источником, которые позволяют осуществлять гибкое управление позиционированием лазерной головки и реагировать на неровности разрезаемого материала.

Также в последнее время все более популярным решением становится использование лазеров для сварки металлов. Источником теплоты в данном случае служит не электрическая дуга, а лазерный луч. Для сварки применяют лазерные установки всех видов. Высокая концентрация энергии, большая скорость лазерной сварки по сравнению с дуговыми способами, незначительное тепловое воздействие на околошовную зону вследствие высоких скоростей нагрева и охлаждения металла существенно повышают сопротивляемость большинства конструкционных материалов образованию горячих и холодных трещин. Это обеспечивает высокое качество сварных соединений из материалов, плохо свариваемых другими способами сварки.

Как и в случае с дуговой сваркой, применение роботов для лазерной сварки является экономически оправданным. Робот позволяет заменить нескольких высококвалифицированных специалистов, при этом обеспечивая высочайшее качество сварки.

Ручное составление управляющей программы в режиме обучения для робота, выполняющего лазерную резку, может отнимать много времени. Для подобных целей можно использовать специальные программные продукты для offline-программирования роботов. Эти программные комплексы позволяют использовать CAD-модель изделия для задания траектории движения робота и программирования операций. Подготовленная на компьютере программа может быть загружена в память контроллера по сети и немедленно исполнена.

С видеопримерами роботизированных решений по лазерной резке и сварке вы можете ознакомиться в разделах «Лазерная резка» и «Лазерная сварка» нашей галереи.

Для решения задач по лазерной резке и сварке могут быть применены следующие серии роботов:

LR Mate
M-10iA
M-20iA
ArcMate 100iC
ArcMate 120iC

M-710iC
R-1000iA
R-2000iA

В составе роботизированных комплексов для лазерной резки и сварки помимо роботов применяются различные типы дополнительного оборудования:

Оборудование для лазерной резки и сварки (лазерные источники, лазерные головки, оптические системы)
Системы позиционирования обрабатываемых заготовок и изделий
Сенсорные системы
Системы технического зрения (для задач с неточным позиционированием заготовок)

Компания «Альфа Инжиниринг» рада предложить своим клиентам решения по автоматизации процессов лазерной резки и сварки с применением промышленных роботов. Поставляемые нашей компанией робототехнические комплексы «Robomatic» предназначены для решения широкого спектра задач при автоматизации промышленных производств. Основой для комплексов «Robomatic» являются надежные и производительные роботы от компании FANUC – мирового лидера на рынке промышленной робототехники.

Лазерная сварка – сферы применения

Содержание:

Сферы применения лазерной сварки
Аппараты ручной сварки – где используются?
Микропайка
Cравнение с традиционными методами сварки
Комплектация машин

Сферы применения лазерной сварки

При сварке лазерным излучением происходит точечный (локальный) нагрев и плавление металла за счет высокоточной фокусировки лазерного луча на поверхности. Тепловое воздействие может быть строго локализовано на малой площади (до 0,1 мм), а количество энергии лазерного излучения очень точно дозируется, что позволяет выполнять высококачественные соединения тонким швом и производить обработку даже очень мелких деталей без нарушений их геометрии.

Широкий диапазон режимов лазерного излучения обеспечивает возможность сварки любых металлов и сплавов с высокой точностью, а также позволяет сваривать разнородные материалы в одно изделие. При лазерной сварке не используются припои и флюс, следовательно, сварной шов не отличается по составу от основного изделия и поэтому отсутствует необходимость в последующей очистке и доработке готовой детали. За счет особенностей технологии, в лазерных сварных швах практически отсутствует пористость, а их прочность составляет порядка 95 % от прочности цельного металла.

Высокая точность и качество даже очень тонкого сварного шва обеспечивают технологии лазерной сварки металлов. Лазерная сварка получила широкое применение в областях микроэлектронной, ювелирной, рекламной и других промышленностях. В частности, на станках с числовым программным управлением (ЧПУ) для лазерной сварки от компании SEKIRUS возможно изготовление объемных букв для рекламных конструкций, сварка конструкций из нержавеющей стали для пищевой промышленности, сварка металлических корпусов электронных компонентов, ремонт ювелирных изделий, очков, часовых механизмов, сварка медицинских инструментов, изготовление зубных протезов и многое другое.

Большинство установок имеют средние и малые габаритные размеры и питаются от сети 220 В, поэтому они достаточно мобильны и не требуют специальных производственных условий. Полуавтоматический режим работы станка с одной стороны обеспечивает высокую производительность за счет использования специальных программ обработки и гибкой настройки параметров лазерного излучения, а с другой стороны – предоставляет оператору полный и удобный контроль процесса сварки с помощью микроскопа (в станках для ювелирной сварки и пайки) или CCD-монитора (в универсальных станках для лазерной сварки).

Преимущества и недостатки ручной лазерной сварки

В отличии от традиционной сварки лазерная ручная сварка имеет целый ряд преимуществ:

Высокая скорость сварки, в 2-10 раз превышающих традиционную сварку
Простота эксплуатации,
Не требуется высокая квалификация оператора. Одна машина может заменить не менее двух сварщиков в год.

Отпадает необходимость в шлифовке шва, за редким исключением,
Отсутствие копоти, дыма и неприятных запахов в сравнении с обычной сваркой,
Можно использовать в закрытых помещениях с вытяжкой
Нет расходных материалов, кроме азота, электричества и замены линзы в сварочном пистолете,
Долгий срок службы,
Безопасность,
Экологичность,
Низких расход материалов для микропайки.

Единственный недостаток таких аппаратов – это их стоимость, но она зависит от выбранного лазерного источника и компенсируется отсутствием расходных материалов при эксплуатации, а также более высокой скоростью сварки.

Мощность таких лазеров составляет 500-1500 Вт. С помощью аппаратов ручной сварки изготавливаются:

кухонные раковины
лестничные лифты
различные полки
духовки
перила из нержавеющей стали для дверей и окон
распределительные коробки
мебель и многие другие детали

Микропайка

Лазерный луч может выполнять точечную, стыковую, пакетную сварки, сварку сварным швом и т.д. После фокусировки можно получить небольшое пятно, которое точно позиционируется и используется в групповой сварке заготовок микро и небольших размеров для массового производства, в основном для сварки тонкостенных материалов и прецизионных деталей. Высокий коэффициент сжатия, малые ширина сварного шва, зона термического влияния, деформация, быстрая скорость сварки дают возможность не обрабатывать детали после сварки.

Сравнение с традиционными методами сварки

Параметр	Традиционная сварка	Лазерная сварка
Подвод тепла к заготовке (тепловой эффект)	Очень высокий нагрев	Низкий нагрев
Деформация заготовки	Высокая	Низкая
Прочность соединения с основным материалом	Обычная	Очень высокая
Дополнительная обработка, пост-обработка	Шлифование, зачистка	Не требуется или требуется в редких случаях
Скорость сварки	Обычная	В 2-5 раз выше
Свариваемые материалы	Нержавеющая сталь, углеродистая сталь, алюминий	Нержавеющая сталь, углеродистая сталь, алюминий, оцинкованная сталь, медные сплавы, титан
Расходные материалы	Много	Мало
Сложность обработки и работы оператора	Высокая	Простая
Безопасность оператора	Безопасно	Безопасно
Воздействие на окружающую среду	Высокое загрязнение	Не влияет, очень низкое воздействие
Отказоустойчивость	Хорошая	Хорошая
Сварка колебанием луча	Нет	Да
Регулировка ширины пятна	Нет	Да
Качество сварного шва	Обычное (зависит от уровня оператора)	Преимущественно высокое

Комплектация машин

двухконтурный чиллер с двойным контролем температуры лазера и лазерной головки с защитой от перегрева и блокировкой лазера при недостаточной температуре;
автоматический клапан управления подачей газа с регулировкой давления программно управляемый с защитой от включения при отсутствии давления газа;
световая сигнализация в соответствии с нормативами;
ключ включения выключения аппарата;
управляющая программа SEKIRUS system на русском языке;
выход для подключения автоподатчика проволоки;
лазерная головка с двумя электромоторами с тремя режимами (точка круг зигзаг) и изменяемой аппаратно шириной лазерного луча;
кнопки управления вкл, выкл, аварийной остановки, на лицевой панели;
ЖКС дисплей панели управления утопленный в корпус машины защищен металлической пластиной;
система защиты от случайного срабатывания. (Опционально датчик контроля расстояния, для работ при которых требуется отключение системы защиты).

Перейти в раздел можно по этой ссылке.

Лазерная 3D-сварка

Лазерная 3D-сварка имеет свои преимущества в сравнении с другими методами. Основное преимущество заключается в бесконтактной обработке при максимально возможной гибкости. Это особенно важно при обработке высококачественной нержавеющей стали, поскольку благодаря низкому термальному воздействию на заготовку можно выбирать материалы со значительно меньшей толщиной стенок для отдельных компонентов из нержавеющей стали.

Оптимальные результаты достигаются благодаря проектированию заготовок при помощи 3D-проектирования компании LASER & more.

Важнейшие преимущества метода лазерной 3D-сварки:

• бесконтактная и соответственно безвибрационная обработка материалов

• низкая тепловая нагрузка и соответственно низкий уровень искажений при сварке

• быстрота обработки благодаря высокой производительности

• минимальная необходимость в финишной обработке мелких сварных швов

• уменьшение толщины стенок • обработка окрашенных или прокатных листов

• сварка труб индивидуальных размеров и комбинация различной толщины стенок и разнородных материалов

• чрезвычайно устойчивые и способные выдерживать нагрузку сварные соединения

• экономия времени, материала и снижение веса

Технические данные:

LASER & more использует двух промышленных роботов KUKA для лазерной 3D-сварки.

• переменная транспортировка луча твердотельного лазера Trumpf мощностью излучения 4000 ватт

• выделенный волоконно-оптический кабель

• максимальная длина: прибл. 3000 мм

• максимальный вес: 350 кг на поворотно-наклонный позиционер серии DKP, вес обрабатываемого изделия 1000 кг

• проплавление корня шва до 6 мм

Приспособления и лазерная сварка

При использовании лазерной сварки образуются очень тонкие сварные швы. Деформации при соединении строительных элементов минимизируются благодаря незначительной зоне термического влияния.

Хорошие системы зажимных устройств и приспособления абсолютно необходимы при лазерной сварке. Фирма LASER & more изготовляет приспособления различных размеров и форм, открывая тем самым совершенно новые возможности при проектировании конструкций из нержавеющей стали.

Австрийское предприятие LASER & more в городе Вельсе предлагает следующие услуги в области обработки металлов: обработка нержавеющей стали, обработка листового металла, лазерная резка, обработка нержавеющей стали и алюминия при помощи лазерной сварки, сварка WIG (дуговая сварка вольфрамовым электродом в среде инертного газа) и сварка MIG/MAG (дуговая сварка плавящимся электродом в среде инертного газа / дуговая сварка плавящимся электродом в среде активного газа), 3D-проектирование компонентов из нержавеющей стали и алюминия, изготовление строительных элементов из нержавеющей стали и алюминия, а также оптимизация конструкций из нержавеющей стали.

Лазерная резка

Производимое оборудование | ООО НТЛТ

В данный момент компания НТЛТ создает технологические комплексы исключительно на основе промышленных роботов-манипуляторов.

Преимущество робота, и отличие от портальной системы в том, что 6 ось робота (там, где расположена оптическая голова), может обрабатывать те части детали, куда не дотянется портальная система.

Например портал, обрабатывая зубья шестерни сверху, не сможет равномерно упрочнить эвольвенты, вершины и впадины. Робот же может установить оптическую голову под тем углом, который требуется для качественной обработки всех габаритных сложных поверхностей (например для обработки многотонных габаритных валов металлопроката).

Лазерный комплекс для термоупрочнения (закалки) металла СВАРОГ-1

Увеличение твердости металла (HRC, HV, HB) позволяет увеличить ресурс детали на 200-400%. Стоимость термоупрочнения — не более 10-15% от стоимости детали. Экономическую выгоду от такой обработки Вы можете посчитать сами. Именно для кардинального повышения износостойкости металлических поверхностей создан роботизированный комплекс СВАРОГ-1.

Лазерный технологический комплекс СВАРОГ-1 предназначен для термоупрочнения (закалки) металлических поверхностей с диагностикой процессов обработки в реальном масштабе времени, для автоматизации процесса лазерного термоупрочнения деталей с подбором схем, оптимальных режимов обработки, контроля состояния поверхности во время обработки (мониторинга), а также контролем параметров закаленной детали (твердость, глубина).

Система имеет ЧПУ управление — управлять процессом можно, как в ручном режиме, так и с помощью заранее заданной программы. Основа промышленного робота для лазерной закалки металла — 5 кВт диодный лазер.

Для обработки детали не требуется очистка поверхности, либо покрытие какой-либо светопоглощающей краской (в отличие от систем с CO2 лазером).

Возможна комплектация комплекса головкой для внутрицилиндрической обработки (обработка внутренних поверхностей труб, увеличение ресурса двигателей внутреннего сгорания).

Глубина упрочненного слоя — до 2 мм. На это оборудование получено несколько патентов и акт экспертизы ТПП, что оборудование признано произведенным на территории РФ.

Комплекс для лазерной сварки, резки, наплавки СВАРОГ-2

Универсальный роботизированный лазерный технологический комплекс модели СВАРОГ-2 предназначен для проведения работ по лазерной сварке с подачей присадочной проволоки и без нее, а также для проведения работ по гибридной лазерно-дуговой сварке, объемной 3D резке металла, лазерной наплавке. Мощность лазерного источника — на выбор 6 кВт, 10 кВт, 15 кВт.

Вид металла	Параметры сварки встык лазером:
Вид металла	6 кВт источник	10 кВт источник	15 кВт источник
Сталь конструкционная	14 мм	20 мм	28 мм
Сталь нержавеющая	10 мм	18 мм	24 мм
Алюминий	6 мм	10 мм	15 мм
Титан	4 мм	8 мм	12 мм
Медь	4 мм	8 мм	12 мм

Толщина свариваемого металла при гибридной лазерно-дуговой сварке в несколько проходов фактически НЕОГРАНИЧЕНА (единственный момент — время на сварку). При отработке режимов сварки на конструкционной стали были сварены пластины толщиной 50 мм, 60 мм.

В базовой комплектации СВАРОГ-2 оснащен устройством гибридной лазерной сварки — на основе системы автоматической подачи проволоки, источника электрической дуги и системы слежения за сварным швом на базе лазерного триангуляционного датчика. Сварочный робот функционирует как единое целое и управляется от системы с ЧПУ.

Особенностью роботизированного комплекса СВАРОГ-2 является возможность решения задач по сварке черных и цветных металлов больших толщин, в том числе в разнородных средах защитных газов, с получением различных типов сварных соединений.

Робот позволяет увеличить скорость сварки в 3-5 и более раз по сравнению с ручной сваркой, при этом качество сварного шва имеет отличную повторяемость.

Задав один раз программу, робот может сваривать детали с большим количеством швов в 3D пространстве — 6 осей робота и 2 оси поворотного позиционера (в нем закреплена деталь) позволяют сделать процесс сварки быстрым и качественным.

Для резки и наплавки устанавливается другое навесное оборудование. В совокупности, используя все три опции — резку, сварку, наплавку можно ремонтировать габаритные металлические детали. Ремонт таких деталей обойдется в несколько десятков раз дешевле, чем производство новой.

Наши технологи добиваются такого результата, чтобы наплавленная поверхность по своим физико-техническим характеристикам не уступала основному металлу.

В 2017 году на комплекс СВАРОГ-2 получен акт экспертизы торгово-промышленной палаты, подтверждающий производство комплекса на территории Российской Федерации.

Роботизированный комплекс для точной сварки и резки СВАРОГ-3

Лазерный технологический сварочный комплекс СВАРОГ-3 с мощностью излучения 4 кВт предназначен для сварки и резки металлических деталей из конструкционной и нержавеющей стали различной сложности с высокой точностью. Сварка производится, как с подачей сварочной проволоки, так и без нее.

Детали для сварки могут иметь различную форму — профилированные и круглые трубы, листовой металл, детали со сложной поверхностью.

Вид металла	Параметры сварки:
Сталь конструкционная	6 мм
Сталь нержавеющая	4 мм

Комплекс является отечественной разработкой на основе 6-осевого промышленного робота.

В системе ЧПУ задается программа сварки и привязки к детали. Один раз задав программу, СВАРОГ-3 позволяет сваривать детали в режиме конвейера (один за другим). Возможна установка второго робота для смены заготовок.

Комплексы, производимые ранее

Комплекс для лазерного термоупрочнения на базе специализированного многоканального диодного лазера мощностью 3 кВт АЛТКУ-3Д (М). Комплекс имеет 5 осевую систему манипуляции лазерным излучением и 2х осевую систему вращения детали, рабочая зона комплекса 1200х1000х400 мм. Точность позиционирования комплекса ±0,02 мм.
Комплекс для лазерного термоупрочнения на базе специализированного многоканального диодного лазера мощностью 5 кВт АЛТКУ-5Д (М). Комплекс имеет 5 осевую систему манипуляции лазерным излучением и 2х осевую систему вращения детали, рабочая зона комплекса 1200х1000х400 мм. Точность позиционирования комплекса ±0,02 мм.
Комплекс для лазерной сварки и резки АЛТКС-5. Источник излучения комплекса поставляется на выбор заказчика, это либо диодный лазер прямого излучения мощностью 5 кВт, либо волоконный иттербиевый лазер мощностью 5 кВт. Комплекс имеет 5 осевую систему манипуляции лазерным излучением и 2х осевую систему вращения детали, рабочая зона комплекса 1200х1000х400 мм. Точность позиционирования ±0,3 мм.
Комплекс для лазерной резки АЛТКР-3. Источник излучения комплекса поставляется на выбор заказчика, это либо волоконный иттербиевый дазер мощностью 3 кВт, либо газовый СО2 лазер мощностью 3 кВт. Комплекс имеет 3-х осевую систему манипуляции лазерного излучения, рабочая зона 3000х1500х100 мм. Точность позиционирования ±0,02 мм.
Комплексы для лазерного термоупрочнения на базе специализированного многоканального СО2 лазера мощностью 2, 3, 5 кВт АЛТКУ (М). Комплекс имеет 5 осевую систему манипуляции лазерным излучением и 2х осевую систему вращения детали, рабочая зона комплекса 1200х1000х400 мм. Точность позиционирования комплекса ±0,02 мм.

Приставка (М) означает что данный комплекс возможно доукомплектовать оптической головкой для обработки внутрицилиндрических поверхностей.

Комплекс для лазерного термоупрочнения АЛТКУ

Стоимость вышеуказанных комплексов зависит от комплектации и требований заказчика. Для получения коммерческого предложения присылайте запрос с техническими требованиями на [email protected]

Большинство комплексов созданы под индивидуальные задачи конечного потребителя. Поставляется не только сам лазерный комплекс, но и технология обработки.

Лазерная сварка металла: оборудование, технология, методы, аппараты

Лазерная сварка металла — один из самых новых методов создания неразъемных соединений. Он отличается исключительной точностью, производительностью и высоким качеством сварного шва. Нагрев и плавление металла в рабочей зоне проводится лазерным лучом. Метод позволяет сваривать разнородные материалы. Несмотря на высокую стоимость и сложность оборудования, популярность этого метода постоянно растет. Для домашних мастерских становятся доступны аппараты бытового уровня.

Лазерная сварка

Технология лазерной сварки

Световой поток, генерируемый лазером, отличается монохромностью. Все волны потока, в отличие от солнечного спектра, имеют равные длины волн. Это облегчает управление потоком с помощью фокусировки линзами и отклонения призмами. В лазере возникает явление волнового резонанса, что многократно увеличивает мощность пуска.

Принцип действия лазерной сварки базируется на поглощении энергии пучка лазера металлом в рабочей зоне. При этом происходит сильный локальный нагрев.

Технология сварки лазером напоминает технологию газовой сварки. Подготовительные операции заключаются в механической обработке и химическом обезжиривании зоны соединения. Далее луч лазера направляется в начало шва, происходит нагрев металла, его плавление и образование сварочной ванны. Луч перемещается вдоль линии шва, за ним движется сварочная ванна и зона кристаллизации.

Схема лазерной сварки

После кристаллизации шов проводится зачистка шва от окалины и шлаков.

Лазерная сварка позволяет получить однородный, прочный и долговечный шов.

Условия и методы проведения процесса

Для достижения высокой мощности луча необходима его фокусировка. Она проводится в ходе серии последовательных отражений от переднего и заднего полусферических зеркал. Когда интенсивность пучка превышает пороговое значение, он проходит через центр переднего зеркала и далее, через систему направляющих призм, к рабочей зоне.

Лазерная сварка металлов может проводиться при различном взаиморасположении соединяемых заготовок. Глубину проплавления металла в рабочей зоне можно регулировать в широком диапазоне — от поверхностного до сквозного. Работу также можно вести непрерывным лучом или прерывистыми импульсами.

Способ позволяет сваривать как детали из тонкого листового проката, так и сложные профили и детали большой толщины.

Различают следующие виды процесса:

В стык. Проводится без присадочных материалов и флюсовых порошков в защитной газовой атмосфере.
Внахлест. Свариваемые кромки накладываются одна на другую. Требуется обеспечить прижим заготовок друг к другу.

Лазерная сварка в стык

Компактные аппараты бытового класса позволяют проводить лазерную сварку своими руками.

Аппараты лазерной сварки металлов

Для проведения точечной или сплошной лазерной сварки необходимо:

лазер с источником питания ;
блок оптической фокусировки;
механизм перемещения луча в рабочей зоне;
приспособления для подачи инертных газов для защиты рабочей области.

По конструкции активного излучателя все аппараты лазерной сварки разделяют на два типа:

газовые;
твердотельные.

: Аппарат для лазерной сварки ЛТА4-1

: Аппарат для лазерной сварки ЛТСК435-20

Оба типа могут работать как в импульсном, так и в непрерывном режиме.

Лазеры с твердым активным элементом

Такие установки могут излучать световой поток как непрерывно, так и дискретными импульсами. Активный излучатель делают из розового искусственного рубина, смешивая оксид алюминия и ионы хрома. Торцы стрежня полируют, создавая на них зеркальные поверхности, отражающие свет. Ионы хрома, облучаемые излучением лампы накачки, переизлучает свет на частоте работы лазера.

Функционирование их проходит следующим способом:

Стержнеобразный активный элемент помещен вместе с лампой накачки внутри рабочего корпуса.
Энергия периодических вспышек лампы накапливается в активном элементе, фокусируясь и отражаясь от торцевых зеркал.
По достижении порогового значения интенсивности светового пучка он проходит излучение рабочего импульса.

Лазер с твердым активным элементом

Аппараты с твердым активным телом работают на волне длиной 0,69 микрон. Мощность их достигает нескольких сотен ватт.

Аппараты с элементами на основе газовой среды

Установки с газообразным активным телом потребляют более высокое напряжение, и позволяет развивать большую мощность — до десятков киловатт. Лампа накачки облучает в таких приборах не твердотельный стержень, а газовую смесь в колбе. Для смеси используют углекислый газ, азот и гелий. Она находится под давлением в несколько атмосфер. Два (или более) электрода периодически инициируют электрический разряд в газовой смеси. Импульс так же усиливается многократным отражением от торцевых зеркал. Когда интенсивность достигает порогового значения, когерентный импульс проходит через полупроницаемое зеркало и сквозь оптическую систему направляется в рабочую зону.

Схема аппарата с элементом на основе газовой среды

Газовые установки работают с длинами волны около 10 микрон. Практический коэффициент полезного действия доходит до 15%

Особенности работы с тонкостенным металлом

При сваривании заготовок средней и большой толщины необходимо проплавление материала на всю толщину. Для этого используют излучение высокой интенсивности. Особенностью сварки лазером тонкостенных металлов является высокий риск прожигания листа. Чтобы избежать этого, необходимо строго контролировать следующие характеристики:

мощность излучения;
скорость движения луча;
фокусировка рабочего пятна.

Сваривание тонкостенных заготовок проводят на минимальной мощности. При непрерывном режиме повышают скорость движения рабочего пятна. В импульсном режиме сокращают длительность импульса и повышают их скважность.

Лазерная сварка тонкостенных металлов

Если же на минимальной мощности плотность потока все равно слишком высока — используют преднамеренную расфокусировку луча. Это снижает КПД, но исключает прожигание листа и разбрызгивание металла.

Различия в технологии для разных металлов

Существуют отличия в технологическом процессе для различных металлов и их сплавов.

При сваривании заготовок из стали требуется провести механическую зачистку от ржавчины и других загрязнений. Детали должны быть тщательно обезжирены и высушены. Присутствие в зоне шва влаги может привести к повышенной гидратации материала шва и снижению его прочности и долговечности.

Аналогичная механическая подготовка и обезжиривание требуется для большинства цветных металлов и сплавов.

Нержавеющие сплавы сваривать допускается только встык. Нахлест может привести к возникновению тепловых напряжений в материале.

Благодаря высокой скорости ведения луча в рабочей области не успевают образоваться окислы. Это позволяет сваривать нержавеющие и титановые сплавы без применения флюсовых порошков и атмосферы защитных газов. Эта уникальная способность делает лазерный метод незаменимым при сваривании особо ответственных конструкций атомной, аэрокосмической и оборонной индустрии.

Ручная сварка

Технический прогресс последних лет позволил создать компактный аппарат для ручной лазерной сварки. На рынке представлено множество моделей с различными параметрами и функциональностью.

Они позволяют провести:

починку малогабаритных и миниатюрных конструкций;
точечную сварку;
наплавочные операции;
ремонт небольших пресс-форм;
пайку электронных компонентов;
дезинфекцию медицинских изделий.

Ручная сварка

Стоимость таких аппаратов все еще значительная. Окупится он при условии большого объема работ.

Применение сварки лазером

Метод применяется для соединения особо ответственных конструкций либо в том случае, когда другими методами соединить заготовки не удается. Наиболее распространен метод в таких областях, как:

Устройства высокой точности.
Изделия из легких цветных металлов.
Соединение чугунных заготовок.
Сваривание пластика.

Весьма важная область применения лазерной сварки — оборонная промышленность.

Плюсы и минусы лазерной сварки

Основные достоинства метода следующие:

ограниченная зона нагрева снижает риск коробления материала;
при использовании гибких световодов возможна работа в узкостях и труднодоступных местах;
сварочный аппарат без дополнительных модификаций применим для резки конструкций и раскроя листового металла;
исключительное качество и долговечность швов;
высокая производительность;
отсутствие расходных материалов.

Минусы, как и у любой действующей технологии, также присутствуют:

высокая стоимость аппарата;
малый коэффициент полезного действия;
высокие требования к образованию и опыту работника.

В конечном счете, сопоставляя преимущества и недостатки сварки лазером, все больше предприятий и даже небольших мастерских принимают решение о переходе на новую технологию.

Используемое оборудование

Несмотря на различные габариты и мощность, оборудование для лазерной сварки относится к одному из основных типов: с твердым или с газообразным рабочим телом. Они различаются лишь методом возбуждения светового излучения. С металлом оба типа станков лазерной сварки работают одинаково.

Твердотельные установки

Такие приборы чаще используются в режиме непрерывного излучения. Они характеризуются более высокими рабочими частотами и ограниченным КПД и мощностью. Твердотельные агрегаты чаще используют для сваривания малогабаритных и тонкостенных изделий.

Импульсный твердотельный лазер

Газовые аппараты

Если требуется соединять заготовки большой толщины, применяют устройства с газообразным рабочим телом. Излучение возбуждается в газовой среде электрическим разрядом. Такие аппараты сваривают детали до 20 миллиметров. Такой способ позволяет достичь высоких мощностей в луче и более высоких значений КПД. Однако устройство прибора более сложное, в нем используется хрупкая стеклянная колба.

Газовый лазер

Гибридные установки

Для сложных конфигураций свариваемых деталей и листов большой толщины были разработаны гибридные сварочные установки. Рядом с лазерной головкой в них располагается горелка электродугового полуавтомата.

Гибридный лазерно-дуговой процесс сварки в среде защитного газа

Проволока используется в качестве присадочного материала и заполняет сварочный зазор, участвуя в формировании шовного материала.

Волокна лазерный станок производитель Орее лазер Oree Laser

Роль защитного газа в лазерной сварке

При лазерной сварке защитный газ будет влиять на формирование сварного шва, качество сварного шва, глубину сварного шва, ширину сварного шва и т. Д. В большинстве случаев продувка защитного газа будет оказывать положительное влияние на сварной шов, но неправильное использование может также приносят неблагоприятные последствия.

Положительное влияние защитного газа на лазерную сварку

● Правильная продувка защитного газа будет эффективно защищать сварочную ванну от окисления и даже избегать окисления;

● Правильная продувка защитного газа может эффективно уменьшить брызги, образующиеся в процессе сварки, и защитить фокусирующее зеркало;

● Правильная продувка защитного газа может способствовать равномерному распределению сварочной ванны во время затвердевания, так что сварной шов будет равномерным и красивым;

● Правильная продувка защитного газа может эффективно уменьшить пары металлов или эффект экранирования плазменного облака на лазере, так что энергия лазера достигает поверхности заготовки, и, таким образом, увеличить эффективный коэффициент использования лазера;

● Правильная продувка защитного газа может эффективно снизить пористость сварного шва.

Если тип газа, скорость потока газа и способ продувки выбраны правильно, можно получить идеальный эффект. Однако неправильное использование защитного газа также может отрицательно сказаться на сварке.

Неблагоприятные последствия неправильного использования защитного газа при лазерной сварке

● Неправильная продувка защитного газа может привести к ухудшению сварного шва;

● Выбор неправильного типа газа может вызвать трещины в сварном шве, а также может привести к снижению механических свойств сварного шва;

● Выбор неправильного типа газа может привести к тому, что сварной шов будет более окисленным (независимо от того, является ли поток слишком большим или слишком маленьким), или это может вызвать серьезное нарушение металла сварочной ванны под действием внешней силы, что приведет к разрушению сварного шва. или формируется неравномерно;

● Выбор неправильного метода продувки газом приведет к тому, что сварной шов не достигнет защитного эффекта или отрицательно повлияет на формирование сварного шва;

● Инсуффляция защитного газа будет иметь определенное влияние на проницаемость сварного шва, особенно, когда тонкая пластина сваривается, проникновение сварного шва будет уменьшено.

Типы защитного газа

Обычно используемым лазерным сварочным защитным газом является в основном N2 (азот), Ar (аргон), He (гелий), и их физико-химические свойства различны, поэтому влияние на сварной шов различно.

●Азот N2 — можно использовать для сварки защитных газов из нержавеющей стали

Энергия ионизации N2 умеренная, выше, чем у Ar, ниже, чем у He, а степень ионизации под действием лазера является общей, что может лучше уменьшить образование плазменного облака, тем самым увеличивая эффективное использование лазера. Азот может реагировать с алюминиевым сплавом и углеродистой сталью при определенной температуре с образованием нитридов, что улучшит хрупкость сварных швов и уменьшит ударную вязкость, а также окажет большое отрицательное влияние на механические свойства сварного соединения. Поэтому не рекомендуется использовать азот для защиты сварного шва из алюминиевого сплава и углеродистой стали.

Нитрид, полученный в результате химической реакции между азотом и нержавеющей сталью, может улучшить прочность сварного соединения и улучшить механические свойства сварного шва. Поэтому азот можно использовать в качестве защитного газа при сварке нержавеющей стали.

●Аргон Ar — высокая производительность, самый обычный защитный газ

Энергия ионизации Ar относительно мала, а степень ионизации высока под действием лазера, что не способствует контролю образования плазменного облака и будет иметь определенное влияние на эффективное использование лазера. Однако активность Ar очень низкая, и с обычными металлами трудно реагировать, а стоимость Ar невысока. Кроме того, плотность Ar велика, что способствует погружению над сварочной ванной и может лучше защитить сварочную ванну. Следовательно, Ar можно использовать в качестве обычного защитного газа.

●Гелий Он — лучший, но и самый дорогой защитный газ

Он обладает самой высокой энергией ионизации и низкой ионизацией под действием лазера. Он может очень хорошо контролировать образование плазменного облака, и лазер может хорошо работать на металле. Более того, активность He очень низкая, и он не вступает в химическую реакцию с металлами, поэтому является хорошим защитным газом при сварке. Однако стоимость He слишком высока, чтобы подходить для массового производства продуктов. Он обычно используется для научных исследований или продуктов с очень высокой добавленной стоимостью.

Метод продувки защитным газом

Существует два основных способа продувки защитного газа: один из них представляет собой параллельную сторону продувки защитного газа, как показано ниже:

Другой – это коаксиальный защитный газ, как показано ниже:

Выбор двух методов обдува представляет собой комплексное рассмотрение различных аспектов. Рекомендуется использовать боковой продувочный защитный газ.

Принцип выбора метода продувки защитным газом заключается в следующем: прямолинейный сварной шов хорош с боковым валом, а плоский замкнутый рисунок является коаксиальным.

Прежде всего, должно быть ясно, что так называемый сварной шов «окислен» – это только общее название, теоретически означает, что материал, который должен реагировать с кислородом, азотом, гелием при высоких температурах.

Предотвращение «окисления» сварного шва заключается в уменьшении или предотвращении контакта таких вредных компонентов с металлом сварного шва при высоких температурах. Эти высокотемпературные условия представляют собой не только расплавленный металл ванны, но и весь период от того момента, когда металл сварного шва расплавляется, до расплавленного металла ванны, и его температура падает ниже определенной температуры.

Например, титановый сплав может быстро поглощать водород, когда температура выше 300 ℃, кислород может быстро поглощаться, когда он выше 450 ℃, и азот может быстро поглощаться, когда он выше 600 ℃. Следовательно, сварной шов из титанового сплава после затвердевания подвергается эффективной защите, а температура снижается до уровня ниже 300 ℃, в противном случае он будет «окислен».

Из вышеприведенного описания нетрудно понять, что продувка защитного газа не только должна защищать сварочную ванну в нужное время, но также защищает вновь затвердевшую область, которая была сварена. Следовательно, в качестве защитного газа для выдувания с параллельной стороны обычно используют, потому что защитный газ для выдувания с параллельной стороны имеет более широкий диапазон защиты, чем режим коаксиальной защиты, особенно для области, где сварной шов только что затвердел.

Для технических применений не все продукты могут использовать защитный газ с боковой продувкой. Для некоторых конкретных продуктов может использоваться только коаксиальный защитный газ. В частности, он должен быть выбран из структуры продукта и формы соединения.

Выбор конкретного метода продувки защитного газа

● Прямая сварка

Как показано на рисунке, форма сварного шва изделия является линейной, а форма соединения представляет собой стыковое соединение, кольцевое соединение, охватывающее угловое соединение или сварное соединение. Этот тип продукта предпочтительно обеспечивается боковой продувкой защитным газом.

●Плоский закрытый графический шов

Как показано на чертеже, форма сварного шва изделия представляет собой замкнутый рисунок, такой как плоская круговая форма, плоская многоугольная форма и плоская многосегментная линия. Форма соединения представляет собой стыковое соединение, кольцевое соединение, пакетное сварное соединение и т. Д. Этот тип продукта должен использовать метод коаксиального защитного газа.

Выбор защитного газа влияет на качество, эффективность и стоимость сварочного производства. Однако из-за разнообразия сварочных материалов выбор сварочного газа также затруднен в процессе сварки. Необходимо всесторонне рассмотреть сварочный материал, метод сварки, положение сварки и требуемые результаты сварки. Сварочный тест можно использовать для выбора более подходящего сварочного газа для улучшения результатов сварки.

Резка и сварка металлов: газовая, лазерная (industrial), подводная

Автор admin На чтение 4 мин. Просмотров 648 Опубликовано 29.05.2014

Технологии, при помощи которых сегодня производится резка и сварка металлов, традиционны, однако и они претерпели ряд изменений в последние несколько лет. К тому же наряду с традиционными методами сварки, а особенно резки металла, все чаще встречается использование передовых эффективных технологий, позволяющих добиться высокого качества готовых изделий.

Фактически сварка – самая простая и надежная технология соединения металлических деталей, которая применяется повсеместно во всех отраслях производства, связанных с созданием, установкой, обслуживанием и ремонтом различных сооружений, каркасов, инженерных систем, технических устройств и механизмов, в которых используется металл. При этом наибольшее распространение на сегодняшний день, если говорить о сфере применения, получила сварка и резка металла при помощи газовой горелки.

Газовую сварку можно назвать уже достаточно старой технологией, которая используется сравнительно давно и, главное, не имеет альтернативы по широте сферы применения.

К основным достоинствам газовой резки и сварки металла относятся:

Относительно низкая стоимость оборудования и расходных материалов.
Полная автономность и независимость от дополнительных источников энергии.
Простота конструкции газосварочных аппаратов.
Простота регулировки температуры и создания оптимальных условий для сварки и резки металла.

Конечно, при всех достоинствах, есть у сварки этого типа и несколько недостатков, к главному из которых можно отнести необходимость работы с взрывоопасными газами, относительно низкая скорость проведения работы и громоздкость сварочной установки.

Газовая сварка и резка металлов основана на расплавлении металла в месте воздействия пламени горелки. Если речь идет о необходимости получить сварное соединение, как правило, используется дополнительна присадочная проволока, которая, расплавляясь и проникая между стыками металлических деталей, делает места соединения герметичными и прочными. В ряде случаев технология газовой сварки с предварительной обработкой торцов соединяемых деталей позволяет обойтись без использования присадочного материала.

Процесс газосварки заключается в расплавлении кромок соединяемых деталей до создания так называемой ванночки с расплавом, куда дополнительно расплавляется металл присадочной проволоки.

Процесс газовой сварки требует от рабочего высокой квалификации, поскольку несоблюдение температурного режима, поспешность проведения работ или перегрев зоны сварки отрицательно влияют на качество шва, как в части его прочностных характеристик, так и в плане герметичности.

По сравнению со сваркой, газовая резка металла выглядит значительно проще, проводится с использованием того же оборудования. Единственным отличием является необходимость установки более высокой температуры, а в ряде случаев, если речь идет о резке металла, который вступает в реакцию горения ниже температуры плавления, в повышенной подаче кислорода через горелку. В этом случае процесс резки идет более эффективно за счет образования дополнительной теплоты в результате горения металла.

Использование твердотельных или газовых лазеров в современных стационарных сварочных аппаратах позволяют выполнить такую технологическую операцию, как резка и сварка металлов industrial, максимально качественно, точно и с минимальными структурными изменениями материала в зоне сварки или резки.

Такие особенности лазерной обработки металла стали возможны благодаря концентрации огромной энергии в месте обработки, что позволяет проводить ее быстро и точно. Впрочем, лазерная резка и сварка металла хорошо зарекомендовала себя только при работах с материалом незначительной толщины.

К тому же, лазерная резка и сварка проводится на стационарном оборудовании, что сужает область ее применения, однако позволяет добиться высокой автоматизации процесса благодаря высокой точности работы и простоты управления режимом резки (сварки) металла на таком оборудовании.

Решение специфических задач подводной сварки и резки металла

В раде случаев для проведения специфических ремонтных и монтажных работ, которые необходимо проводить на подводных трубопроводах, при ремонте судов и портовых сооружений возникает необходимость в проведении сварочных работ под водой. Подводная сварка и резка металлов отличается повышенной сложностью и требует применения специального оборудования, которое может отличаться в зависимости от выбранной технологии проведения работ.

Так, например, наилучшее качество при минимуме отличий технологии сварки и качества получаемых сварных соединений возможно при применении «сухой» подводной сварки в погружаемом боксе. В этом случае работы могут проводиться как с помощью газовой, так и с применением электродуговой сварки.

В случае, когда организовать работы с использованием сухого бокса невозможно, используется электродуговая сварка. Это возможно благодаря стабильному горению дуги в образующемся воздушном пузыре. Конечно, в большинстве случаев за счет эффективного отвода тепла от участка работ и загрязнения шва соединениями кислорода и водорода, выделяющемся при электролизе воды, прочностные характеристики шва будут хуже, чем при сварке в обычных условиях, однако в ряде случаев без использования этой технологии просто не обойтись.

Лазерная резка и лазерная сварка на простом английском

Многие варианты лазерной технологии в настоящее время используются в производственных процессах, включая резку, сварку, маркировку, обработку поверхностей и прямое изготовление деталей.

Область применения охватывает металлы, пластмассы, полупроводники и керамику в масштабе от субмикронного до нескольких метров. Многие отрасли промышленности, включая автомобилестроение, судостроение и аэрокосмическую промышленность, используют технологии лазерной сварки и лазерной резки.

Лазерная сварка с глубоким проникновением

Лазерная сварка с глубоким проплавлением – это бесконтактный процесс соединения, характеризующийся высокой сфокусированной плотностью энергии, который позволяет создавать сварные швы с высоким соотношением сторон (ширина шва: глубина шва) во многих металлических материалах. Его можно выполнять при атмосферном давлении и с относительно низким тепловложением по сравнению с процессами дуговой сварки в инертном газе.

Лазерная сварка с глубоким проплавлением – это универсальный процесс сварки плавлением, нашедший широкое применение в промышленности; от точечной сварки бритвенных лезвий до сварки конструкций в авиакосмической и морской отрасли.2 для нанесения на сустав. Этой плотности мощности достаточно, чтобы образовать «замочную скважину» (см. Видео) ниже точки падения лазерного луча. Эффективное поглощение лазерного луча этой замочной скважиной позволяет производить сварные швы с низким тепловложением на высоких скоростях обработки. Эти высокие скорости обработки в сочетании с простотой автоматизации промышленных лазерных источников обеспечивают надежное, воспроизводимое и автономное крупносерийное производство.
Поглощение тепла обычно на порядок ниже, чем при дуговой сварке, что способствует внедрению лазерной сварки с глубоким проплавлением в компонентах, требующих минимальных тепловых искажений.

TWI имеет значительный опыт успешной разработки и аттестации процедур лазерной сварки с глубоким проплавлением для различных применений во многих отраслях промышленности.

• Глубокие узкие сварные швы
• Низкое тепловложение и, как следствие, минимальное тепловое искажение
• Простота автоматизации
• Гибкость конструкции соединения
• Высокая повторяемость
• Гибкость конструкции соединения
• Эстетичный вид сварных швов

Вы сейчас пользуетесь газорезательной машиной? Если вы перейдете на Laser – помните, что Westermans International купит вам излишки машины и заплатит вам за это сверх шансов.

Гибридная лазерная дуговая сварка

Другой метод лазерной сварки – это гибридный процесс лазерно-дуговой сварки. Этот метод лазерной сварки, сочетающий дуговую сварку и лазерную сварку с глубоким проплавлением одновременно в одной сварочной ванне, сочетает в себе индивидуальные преимущества как дуговой сварки, так и лазерных процессов.
Сюда входят сварные швы с глубоким проплавлением, качество которых аналогично лазерной сварке, с большим допуском на стыковку стыков, сравнимым с дуговой сваркой.Более высокий контроль качества и свойств сварного шва, чем при автогенной лазерной сварке, также достигается за счет использования расходных материалов и газов для дуговой сварки.

Теоретически можно использовать комбинацию любого процесса дуговой сварки и лазерного луча, однако наиболее распространенными вариантами являются лазер – TIG и гибридный лазер – MIG / MAG.

Гибридная лазерная сварка используется или рассматривается для использования в следующих областях и отраслях:
• Дорожный транспорт – высокая скорость и большие объемы, необходимые в автомобильной промышленности, также идеально подходят для возможностей гибридной лазерной сварки. поскольку допуски на сборку деталей больше по сравнению с автогенной лазерной сваркой.
• Судостроение – стандартные процессы MIG / MAG или SAW приводят к большим искажениям при сварке, по сравнению с низкими искажениями гибридной сварки, которые сокращают количество и затраты за счет исправления искажений и доработки.
• Железнодорожный транспорт – опять же снижение производственных затрат при производстве железнодорожных вагонов достигается за счет низкого уровня деформации от гибридной лазерной сварки, как и в вышеупомянутых применениях в судостроении.
• Нефть и газ – в настоящее время тестируется и разрабатывается гибридная орбитальная кольцевая сварка и продольная сварка труб.Это потенциально может означать увеличение скорости заканчивания корневого прохода и стыков в зависимости от условий эксплуатации и используемых марок трубной стали.

Основные преимущества гибридной лазерно-дуговой сварки можно резюмировать следующим образом:
• Улучшение допусков на стыковку по сравнению с автогенной сваркой.
• Лучшее качество сварки по сравнению с лазерной сваркой.
• Увеличение глубины проплавления за один проход.
• Увеличена скорость сварки.
• Более низкая степень деформации за счет уменьшения подводимого тепла за счет увеличения скорости сварки и глубины проплавления.

В течение последнего десятилетия TWI занималась разработкой гибридного процесса сварки для ряда материалов в рамках основной исследовательской программы (CRP) и проектов, спонсируемых группой, а также для своих промышленных участников.

Примеры работы TWI в области гибридной сварки:
• Сварка с использованием CO2-лазера и MAG стыковых соединений между стальными пластинами из C-Mn, включая оценку способности перекрытия зазоров стыков, а также качеств и свойств сварных швов.
• Nd: YAG-лазерная сварка Т-образных соединений C-Mn сталей и полученные свойства для применения в судостроении.
• Высокоскоростная гибридная сварка алюминиевых сплавов с низким уровнем искажений с использованием волоконных лазеров последнего поколения.
• Гибридная сварка аэрокосмических алюминиевых сплавов с низким содержанием внутренней пористости с использованием волоконных лазеров.
• Гибридная сварка нержавеющих сталей повышенной прочности.
• Управление процессом в реальном времени при гибридной сварке стыковых соединений сталей, нержавеющих сталей
или алюминиевых сплавов

Подробнее об этом можно прочитать здесь.

Лазерная резка

Промышленные лазеры чаще всего используются для резки, в большинстве случаев используются два типа лазеров – CO2 и новейшие технологии волоконного лазера.

Полученный лазерный луч имеет такую высокую мощность, что он используется для плавления материала в очень ограниченной области. Коаксиальная газовая струя используется для выброса расплавленного материала и создания пропила. Как и в случае с другими процессами механизированной резки, затем используется система ЧПУ для перемещения лазерной головки и выполнения непрерывной резки. Существует три основных разновидности лазерной резки: резка плавлением, газовая резка и дистанционная резка.

Лазерная резка – это универсальный процесс, который можно использовать при резке металлов и неметаллов, включая дерево и термопласт.Точность и прямоугольность кромок, а также больший контроль подводимого тепла означают, что в некоторых случаях его отдают предпочтение перед другими методами резки, такими как кислородно-топливная и плазменная. Лазерная резка считается современной технологией, и за нее есть соответствующая цена! Преимущества использования лазерной резки по сравнению с другими более традиционными вариантами включают:

Отсутствие дефектов поверхности – отсутствие контакта с заготовкой.
Идеально подходит для небольших партий благодаря быстрой настройке
Низкое тепловложение означает меньшую зону теплового воздействия и меньшую деформацию.
Высокое качество резки означает отсутствие необходимости в дополнительных отделочных операциях.
Универсальность – может использоваться для легкой резки множества материалов, простых и сложных деталей.
Узкие пропилы обеспечивают высокую точность

Технология волоконного лазера была недавно разработана для увеличения скорости резки и снижения эксплуатационных расходов. Волоконный лазер также может резать медь, латунь и алюминий. Он также намного безопаснее, чем CO2-лазер, поскольку луч не отражается, а поглощается, однако CO2 может обеспечить лучшую резку на более толстых материалах, поэтому может быть более подходящим для требований промышленного производства.

Co2 лазер:

Вырабатывается электрическим разрядом через газовую смесь Co2, гелия и азота.
Может резать более толстый материал (обычно более 5 мм) по сравнению с волоконным лазером той же мощности.
Обеспечивает более гладкую поверхность при резке более толстого материала.
В основном используется 3-х осевая (X, Y и Z) система.
Чаще всего заготовка не перемещается, поэтому реального ограничения на вес листа нет.
Более легкий доступ к заготовке, поскольку это не закрытая система.

Волоконный лазер:

Может предлагать гораздо более высокие скорости, чем Co2.
Значительно сниженное энергопотребление по сравнению с лазерной резкой Co2.
Волоконный лазер намного опаснее СО2-лазера, поэтому это полностью закрытая система с зоной обзора, однако увидеть, что происходит, гораздо сложнее.
Значительно снижены эксплуатационные расходы за счет мощности и электрического КПД лазерного луча.

TWI имеет необходимое оборудование, знания и опыт для выполнения научно-исследовательских работ в области лазерной резки с использованием источников лазерного излучения с оптоволоконной доставкой.TWI может оказывать поддержку своим членам, начиная от спецификации и закупки систем лазерной резки до разработки процедур резки, решая вопросы проектирования материалов, оптики и газоструйной резки.

Trumpf, Bystronic, Amada, LCD и ESAB – отличные производители лазерного оборудования

Если вы покупаете станок для лазерной резки – означает ли это, что у вас больше нет необходимости или места для установки плазменной резки с ЧПУ? Почему бы не продать нам вашу излишнюю машину, и мы заплатим вам за это сверх шансов?

Мы организуем осмотр / демонтаж и вывоз, если вам это нужно.Позвоните нам, чтобы обсудить дальнейшие действия.

Различия между головкой для лазерной сварки

и головкой для лазерной резки

Головка для лазерной сварки и головка для лазерной резки являются двумя важными компонентами в двух лазерных приложениях. Итак, некоторые люди могут спросить, в чем разница между головками для лазерной сварки и режущими головками? На самом деле эти два вида работы совершенно разные. На самом деле разница между головкой для лазерной сварки и режущей головкой другая. Лазерный сварочный аппарат используется для сварки металла, лазерная резка используется для резки ремесел.

Головка для лазерной сварки

1. Головка для лазерной сварки, установленная на аппарате для лазерной сварки. Это новый вид сварки. Фактически, он в основном используется для сварки тонкостенных материалов и прецизионных деталей. Он может выполнять точечную сварку, стыковую сварку, сварку штабелями, сварку с уплотнением и т. Д. С высоким соотношением сторон. Малая ширина сварного шва, небольшая зона термического влияния, небольшая деформация, высокая скорость сварки, гладкий и красивый сварной шов, отсутствие необходимости в обработке после сварки или простой обработки, высокое качество сварки, отсутствие пористости, точное управление, небольшой прожектор, высокая точность позиционирования, простота для достижения автоматизации.Лазерный сварочный аппарат использует лазерный импульс высокой энергии для локального нагрева материала на небольшой площади. Энергия лазерного излучения распространяется внутрь материала за счет теплопроводности, и материал плавится, образуя определенную ванну расплава

Головка для лазерной резки

Во-вторых, головка для лазерной резки, установленная на станке для лазерной резки, которая использует лазерный луч с высокой плотностью энергии для нагрева заготовки, поэтому температура быстро растет, за очень короткое время достигается точка кипения материала, и материал начинает испаряться, образуя пар.Эти пары выбрасываются с высокой скоростью, и в материале образуется щель, когда пар выбрасывается. С постоянным развитием отрасли передних резервуаров для хранения все больше и больше отраслей и предприятий применяют резервуары для хранения с лазерной резкой, и все больше и больше предприятий входят в отрасль резервуаров для хранения. Однако из-за снижения стоимости последующей обработки такое оборудование по-прежнему возможно использовать в крупном производстве.

Выше показано различие между головкой для лазерной сварки и режущей головкой.Итак, я надеюсь, что эта статья поможет всем.

Разница между аппаратом для лазерной резки и аппаратом для лазерной сварки

Станок для лазерной резки и станок для лазерной сварки в металлообработке полагаются на лазеры для выполнения задач обработки, они похожи на два принципа, но цель противоположная, ниже мы даем краткое введение в разницу между два:

Прежде всего, нам нужно понять, как станок для лазерной резки выполняет функцию резки.2. Заготовка в ее фокусной точке освещается лазерным пятном с высокой плотностью мощности, и в некоторых случаях возникают высокие температуры выше 10000 ° C, что позволяет заготовке мгновенно испаряться, а затем взаимодействовать, чтобы помочь режущему газу. Чтобы сдувать испарившийся металл, таким образом вырезая заготовку в маленькое отверстие, с помощью станков с ЧПУ, бесчисленные маленькие отверстия соединяются с формой выреза.

Поскольку частота лазерной резки очень высока, поэтому каждое маленькое отверстие стыка очень смазывает, вырезка отделки продукта очень высока.Тем не менее, лазерная сварочная машина – это новый тип метода сварки, основной для тонкостенных данных, сварки мелких деталей, может выполнять точечную сварку, стыковую сварку, сварку штабелированием, сварку герметизацией и т. Д., Коэффициент глубокой ширины, малая ширина сварного шва, небольшая зона термического воздействия, небольшая деформация, скорость сварки, плоский, красивый сварной шов, отсутствие необходимости в обработке после сварки или просто сокращенная обработка, качество сварки, отсутствие устьиц, возможность точного контроля, небольшая совокупная светлая точка, высокая точность позиционирования, простота выполнения автоматизация.

Он использует высокоэнергетические лазерные импульсы для нагрева части данных на небольшой площади, а энергия лазерного излучения распространяется через теплопроводность на внутренние данные, плавя данные и формируя определенную плавильную ванну. Я верю, что благодаря введению, приведенному выше, мы получим определенное представление об этих двух видах лазерного оборудования! На самом деле принцип работы лазерного сварочного аппарата и принцип резки похожи, но цель – противоположная, главный ее секрет заключается в мощности лазера.Согласно опыту, эти двое действительно могут завершить симбиоз на машине, только программа записи немного отличается, мощность лазера отличается.

Руководство по выбору аппаратов для лазерной резки и сварки

: типы, характеристики, применение

В станках для лазерной резки и станках для лазерной сварки используется мощный лазер для резки или перфорирования пластин или листов из следующих материалов:

металл
пластик
резина
стекло
камень
пена
композитные материалы

Характеристики

Лазерная резка – это бесконтактный термический процесс с числовым программным управлением (ЧПУ), который обеспечивает быстрые и точные разрезы с узким пропилом или канавкой.В большинстве машин для лазерной резки и сварки используются лазеры на диоксиде углерода (CO2) или лазеры на алюмоиттриевом гранате (Nd: YAG), легированном неодимом. Также доступны другие типы машин для лазерной резки и сварки. В машинах для лазерной резки и сварки на углекислом газе (CO2) используются переходы энергетического состояния между колебательными и вращательными состояниями молекул CO2 для излучения света в длинных инфракрасных (ИК) длинах волн, обычно около 10 мкм. CO2-лазеры поддерживают постоянный и очень высокий уровень мощности, что делает их пригодными для различных применений для резки и маркировки.Nd: YAG-лазеры излучают инфракрасный свет с длиной волны 1064 нм и могут работать как в импульсном, так и в непрерывном режимах. Они используются для резки стали и жаропрочных сплавов при мощности от 1 до 5 кВт. Nd: YAG-лазеры также используются для лазерной хирургии глаза и лазерной коррекции зрения.

Технические характеристики

Технические характеристики станков для лазерной резки и станков для лазерной сварки включают:

тип лазера
мощность
скорость резания или перемещения
Перемещение по оси X
Перемещение по оси Y
Перемещение по оси Z

Типы

Есть три типа лазеров на диоксиде углерода:

осевой поток газа
Поперечный поток газа
герметичная трубка

Для лазеров с герметичными трубками выходная мощность составляет от 40 до 80 Вт (Вт) на метр (м) длины трубки.Nd: YAG-лазеры накачиваются импульсными лампами, газоразрядными лампами непрерывного действия или лазерными диодами ближнего ИК-диапазона. Большинство аппаратов для лазерной резки и сварки предназначены для резки металла, пластика, резины, стекла, камня, мрамора, гранита, пены или композитных материалов. Специальные лазерные машины для резки и сварки используются для резки труб, труб, проволоки, прутков, лент, клея, пленки или текстиля. Некоторые машины для лазерной резки и сварки имеют компьютерный интерфейс или встроенное программное обеспечение. Другие системы включают моторизованные головки, модули управления или роботизированные манипуляторы, портальные столы, поддоны, шкафы, системы или датчики мониторинга, лазерную оптику или компоненты доставки луча, лазерные головки или фокусирующие модули, а также воздушное или газовое охлаждение.

Дополнительная информация

Сообщество CR4 – Лазерная резка углеродного волокна

CR4 Community – Закаливает ли низкоуглеродистая сталь при лазерной резке?

Engineering360 – Лазеры: основы и приложения

Изображение предоставлено:

TRUMPF GmbH + Co. KG / CC BY-SA 3.0

Лазерный сварочный аппарат 300 Вт Сварочный и режущий аппарат: Amazon.com: Инструменты и товары для дома

Промышленная машина для лазерной сварки и резки мощностью 300 Вт с сертификацией CE / FDA, системой охлаждения и готовой к использованию Машина состоит из источника питания лазера, частей лазера, части лазерной указки, направляющего света и систем фокусировки, операционных систем, систем управления, частей стола , специализированная сервоголовка (опция), система охлаждения и т. д. Характеристика: (1) Машина имеет высокую скорость, большую глубину, небольшую деформацию при сварке.(2) Аппарат можно сваривать при комнатной температуре или в особых условиях. (3) После фокусировки лазера высокая плотность мощности. Сварка на аппаратах большой мощности с соотношением сторон до 5: 1, до 10: 1 (4) позволяет сваривать тугоплавкие материалы, такие как титан, кварц и т. Д., И могут быть сварочными материалами противоположного пола, чтобы хороший эффект. (5) может быть микросваркой. После сварки сфокусированное пятно лазерного луча доступно маленькое, точное позиционирование и может применяться для крупносерийного автоматизированного производства микро, небольших компонентов (6) можно сваривать недоступные части реализации бесконтактной удаленной сварки с большой гибкостью.(7) С помощью лазерного луча легко добиться разделения луча по времени и пространству, с возможностью многолучевой обработки и многопозиционной обработки для более сложной сварки при определенных условиях. Технические характеристики Модель CL-M300 (200 Вт / 400 Вт дополнительно) Макс. Средняя мощность лазера 300 Вт (200 Вт / 400 опционально) Кристалл лазера Nd: YAG Длина волны лазера 1,064 мкм Расходимость луча = 10 мрад Наибольшее проникновение при сварке (нержавеющая сталь): = 3,0 мм Максимальная толщина резки (нержавеющая сталь): 2,5 мм Время непрерывной работы: ? Диаметр пятна за 24 часа: 0.3-0,6 мм Максимальная нагрузка на подшипник прецизионное трехмерное электрическое смещение: = 40 кг Трехмерное электрическое смещение Тайваньское путешествие X = 300 мм, Y = 100 мм (прецизионный ходовой винт и жесткость направляющего рельса) Потребляемая мощность: = 7 кВт Входная мощность: трехфазная четырехпроводная система (нулевая линия и заземляющий провод для разделения) 380 В ± 5% 25 Номинальная мощность 16 кВт Операционная система Педальный переключатель для управления рабочим столом и выходом лазера Coo

Лазерная сварка – SSAB

Метод

При чисто лазерной сварке расходный присадочный материал не используется.Ключевой особенностью чистой лазерной сварки при соединении стали является то, что сварной шов имеет свойства материала, близкие к тем же свойствам, что и основной металл. В некоторых случаях к лазерной сварке можно добавить присадочную проволоку, и это может быть проволока для холодной подачи или проволока с индукционным нагревом, чтобы уменьшить тепловые эффекты в ванне расплава. Другой распространенный метод – это гибридная сварка, при которой сочетаются процессы лазерной сварки и сварки MAG. При гибридной сварке тепловложение выше, чем при чисто лазерной сварке, но все же намного ниже, чем при традиционной сварке MAG.Гибридная сварка обеспечивает более высокие скорости сварки и позволяет использовать более толстые материалы.

Процесс лазерной сварки почти всегда используется в крупномасштабных приложениях с автоматизацией, обеспечивая скорость сварки 1-5 м / мин. Традиционный лазер CO2 все еще используется; в основном на линиях сварки больших панелей, но волоконный лазер становится все более распространенным в недавно установленных линиях лазерной сварки и является единственным вариантом на современных передовых роботизированных линиях 3D сварки. Лазерная сварка и лазерная гибридная сварка являются стандартными методами работы в автомобильной, судостроительной и железнодорожной промышленности, и эта тенденция быстро растет в области сельскохозяйственного оборудования, самосвальных кузовов и контейнеров.

Изготовленные с помощью лазерной сварки индивидуальные заготовки используются в каждом автомобиле, производимом на протяжении многих лет, с различной толщиной и разными марками стали в конструктивных элементах, таких как подрамник, штанги подвески, арматура и детали безопасности и т. Д., При этом сотни миллионов LWTB ежегодно производятся Роботизированные сварочные линии 3D.

Лазерная сварка – это метод сварки с низким тепловложением и узким швом с полным проплавлением, который обеспечивает эстетичный конечный результат. Когда соединяются тонкие большие листы, во многих случаях лазерная сварка является единственным методом сварки, позволяющим избежать термической деформации конечного продукта.Лазерная сварка – лучший метод сварки, позволяющий свести к минимуму потерю таких свойств основного материала, как твердость и прочность.

Laser Cutting – обзор

8.4 Лазерная резка керамических и стеклянных материалов

Лазерная резка толстых керамических образцов путем тщательного контроля разрушения облучаемого участка была изучена Цай и Ченом. ⁷⁸ Они сфокусировали Nd – YAG-лазер, чтобы создать бороздку-трещину на поверхности подложки, а затем использовали несфокусированный лазер CO ₂ для создания термического напряжения.Они разработали модель для прогнозирования геометрии разреза и уровней напряжений в области разреза. Им удалось показать влияние параметров резания на геометрию реза.

Ji et al. Компания ⁷⁹ представила метод лазерной резки без трещин для керамики Al ₂ O ₃ за один проход. Они могли изготавливать как прямые, так и изогнутые профили. Было обнаружено, что для получения реза без трещин параметры процесса должны быть следующими: скорость резания должна быть в пределах 0.23 и 0,42 мм с ^-1, когда лазерная головка движется со скоростью 3 мм с ^-1, время прожига должно быть от 0,1 до 0,5 с, шаг прожига должен быть от 0,03 до 0,05 мм. Пиковая мощность должна составлять 3500 Вт, а продолжительность цикла должна быть менее 30%. Был сделан вывод, что эти результаты продемонстрировали, что метод лазерной резки без трещин является многообещающим методом для получения сложных профилей в керамических материалах.

CO ₂ лазерная резка толстой керамической плитки толщиной от 8.5 и 9,2 мм были исследованы Блэком и Чуа. ⁸⁰ Они использовали комбинацию различных скоростей резки для резки плитки, чтобы определить необходимые параметры резки для плитки различной геометрии. Они также изучили влияние на резку использования различных защитных газов. Многопроходная резка и подводная резка были выполнены, чтобы изучить их влияние на тепловую нагрузку во время обработки. Было продемонстрировано, что наиболее критическим фактором, возникающим при использовании лазера CO ₂ для резки керамической плитки, является повреждение трещин, вызванное высоким градиентом температуры внутри основы.Был сделан вывод, что уменьшение образования трещин, вызванных технологическим процессом, жизненно важно для коммерческого использования лазеров при резке керамической плитки.

В другом отчете коммерчески доступная керамическая плитка была вырезана с использованием станка для лазерной резки CO ₂ с целью создания базы данных лазерной обработки (LBM), которая будет содержать важную информацию о параметрах для успешной обработки. Это было выполнено Black et al. ⁸¹ Они исследовали различные параметры лазерной резки, которые позволили бы получить надрезы в керамической плитке, но которые требуют минимальной последующей обработки.Они также исследовали влияние различных защитных газов, многопроходной резки и подводной резки. Влияние этих параметров было описано выше.

Импульсный CO ₂ лазерная резка инженерной керамики Si3N4 была исследована Hong et al. ⁸² Они разработали модель для исследования влияния формы фронта среза на поглощение лазерного луча. Было показано, что резка «без трещин», когда длина микротрещин ограничивается размером зерна, может быть получена с помощью высокоскоростного процесса резки с многопроходной подачей.

Влияние параметров процесса на качество, достигаемое при лазерной резке оксида алюминия, было представлено Wee et al. ⁸³ Было изучено влияние времени взаимодействия, освещенности и давления вспомогательного газа на качественные выходные переменные, такие как угол, длина волны страт и расстояние до четко определенных страт. Было замечено, что наклон страты больше всего зависит от времени взаимодействия, при этом давление вспомогательного газа имеет вторичный эффект, а освещенность играет второстепенную роль.Кроме того, сообщалось, что длина волны полосы, а также длина верхней и нижней полосок больше всего зависит от времени взаимодействия и освещенности, что приводит к увеличению длины волны.

Grabowski et al. ⁸⁴ исследовали лазерную резку сплава AlSi / SiC _p путем моделирования геометрии пропила. Они использовали численную модель, которая описывает неоднородные оптические и теплофизические свойства композита AlSi-сплав / SiC _p. Было обнаружено, что увеличение скорости сканирования лазерного луча увеличивает наклон режущего фронта.

Hong и Lijum ⁸⁵ исследовали лазерную резку керамики SiN ₄. Их цель состояла в том, чтобы добиться без трещин в этой технической керамике с высокой эффективностью за счет использования импульсного лазера CO ₂ с модуляцией добротности с механическим прерывателем и оптимальными параметрами процесса. Было обнаружено, что длительность импульса должна быть небольшой, чтобы уменьшить нежелательные тепловые эффекты при лазерной резке. Более того, они сообщили, что эти нежелательные тепловые эффекты можно уменьшить еще больше, если использовать высокую скорость резания и несколько проходов.

Boutinguiza et al. ⁸⁶ исследовали лазерную резку сланца CO ₂. Они изучили влияние некоторых параметров процесса (средней мощности и давления вспомогательного газа) на геометрию и качество резки. Было показано, что лазер CO ₂ представляет собой реальный инструмент для успешной резки сланца. Также было подтверждено, что механизм лазерной резки сланцевой плитки CO ₂ аналогичен механизму резки металлов. Было заявлено, что использование кислорода в качестве вспомогательного газа приводит к небольшому увеличению скорости резания.Наконец, было обнаружено, что плитку толщиной до 13 мм можно разрезать с приемлемой скоростью резки при мощности лазера 1200 Вт.

Цзяо и Ван предложили метод двойного луча лазера. граненые стеклянные подложки для улучшения качества резки. Они использовали сфокусированный лазерный луч CO ₂ для нанесения прямой линии на подложку, а затем несфокусированный лазерный луч CO ₂ был использован для облучения линии скрайбирования для создания растягивающего напряжения и разделения различных частей подложки. .Они использовали программное обеспечение ANSYS для метода конечных элементов (МКЭ) для расчета распределения температуры и результирующего поля термических напряжений. Был сделан вывод, что стеклянная подложка может быть разделена по выбранному пути с помощью этой системы с двумя лазерными лучами, и качество резки улучшено по сравнению с резкой с использованием только несфокусированного лазерного луча.