Како ласерски заварити угљенични челик за индустријску производњу метала?

Угљенични челик је један од најчешћих метала који се користи у индустријској производњи, али то не значи да је ласерско заваривање само питање повећања снаге ласера ​​док спој не продре.

У стварној производњи, на квалитет завара утиче много више од извора ласера. Дебљина материјала, зазор споја, стање површине, брзина заваривања, положај фокуса, заштитни гас и стабилност учвршћења утичу на резултат.

За произвођаче који производе држаче, рамове, компоненте машина, кућишта, челичне конструкције и друге произведене делове, циљ је обично једноставан: постићи довољну пенетрацију уз одржавање стабилног шава, деформацију под контролом и практичну брзину производње.

Овај чланак објашњава како се угљенични челик обично ласерски заварује и шта произвођачи треба да узму у обзир приликом постављања процеса.

1. Припремите угљенични челик пре заваривања

Добро ласерско заваривање почиње пре него што се ласер укључи.

Површине од угљеничног челика могу носити:

уље

Маст

Руст

Млинска вага

Прашина

Остатак резања

Влага

Контаминација може ометати процес заваривања и допринети нестабилном формирању завара, прскању или порозности.

За производњу лима, спој треба да буде разумно чист пре заваривања. Ако материјал има јаку рђу или каменац, може бити потребна припрема површине.

Ивице спојева такође треба да буду правилно исечене и обликоване. Ласерско заваривање користи концентрисани извор топлоте, тако да генерално има користи од прецизног постављања- спојева.

2. Проверите дебљину материјала и тип споја

Пре избора снаге ласера ​​или параметара заваривања, идентификујте стварни спој.

Уобичајене конфигурације угљеничног челика укључују:

Бутт јоинтс

Лап јоинтс

Угаони спојеви

Филе спојеви

Преклапање спојева

Чеони спој од 2 мм и преклопни спој од 2 мм не захтевају нужно идентичне параметре процеса.

Зглобни јаз је такође важан.

Ако би се два листа требала блиско састати, али размак значајно варира од једног дела до другог, ласерски зрак можда више неће испоручивати енергију споју на доследан начин.

За производни рад, побољшање тачности сечења, савијања и фиксирања понекад може ефикасније да реши проблем заваривања него једноставно повећање снаге ласера.

3. Изаберите снагу ласера ​​према стварној примени

Снага ласера ​​одређује расположиву енергију за топљење угљеничног челика, али је треба бирати у складу са комплетним процесом.

Као општа{0}}референца за избор опреме:

Ласер Повер	Типичан смер примене
1,000W	Танак лим и лакша израда
1,500W	Општа производња угљеничног челика
2,000W	Израда средње{0}}е дебљине и виши захтеви за производњу
3,000W+	Тежи делови или захтевне производне примене

Ово су референтни опсеги, а не загарантоване границе дебљине.

Стварна пенетрација зависи од врсте материјала, дебљине, конфигурације споја, брзине заваривања, положаја фокуса, заштитног гаса и да ли се користи жица за пуњење.

На пример, произвођач који углавном завари лим од угљеничног челика од 1–2 мм може мало добити од куповине машине велике-снаге ако су брзина производње и квалитет спојева већ адекватни са системом ниже-напоне.

Бољи приступ је тестирање стварног производа.

4. Подесите брзину заваривања заједно са ласерском снагом

Снагу ласера ​​и брзину заваривања не треба разматрати одвојено.

Ако се ласер креће пребрзо, можда неће бити довољно енергије испоручене у зглоб, што резултира:

Непотпуни продор

Недостатак фузије

Уски или дисконтинуирани завари

Ако је брзина сувише мала, прекомерна топлота може ући у радни предмет, потенцијално узрокујући:

Прекомерна ширина завара

Дисторзија

Изгоре-на танком листу

Повећана површина{0}}захваћена топлотом

Практична мета је стабилан процес где ласер обезбеђује довољно енергије за потребну пенетрацију без непотребног загревања околног материјала.

Из тог разлога, тестирање параметара би нормално требало да процени снагу и брзину као комбинацију, а не да прилагођава само једну вредност.

5. Правилно подесите позицију фокуса

Ласерски зрак мора бити фокусиран на одговарајући начин у односу на радни предмет.

Положај фокуса утиче на:

Густина енергије

Пенетрација

Ширина завара

Формирање завара

Стабилност процеса

Положај фокуса који добро функционише за једну дебљину можда неће дати исти резултат на другој.

Ово постаје посебно приметно када се прелази између танких лимова и дебљих компоненти од угљеничног челика.

Када се резултат заваривања изненада промени након промене дебљине материјала, немојте претпостављати да је снага ласера ​​једина променљива. Такође треба проверити положај фокуса.

6. Користите прави заштитни гас

Заштитни гас штити подручје растаљеног завара од околне атмосфере.

За ласерско заваривање угљеничног челика, обично коришћени заштитни гасови укључују аргон и хелијум, док избор гаса може варирати у зависности од процеса и конфигурације опреме.

Гас треба ефикасно да покрије растопљени базен без стварања превелике турбуленције.

Проблеми са заштитом гаса могу допринети:

Оксидација

Порозност

Лош изглед завара

Нестабилно понашање растопљеног{0}}базена

Положај гасне млазнице, брзина протока и угао између главе за заваривање и радног предмета су важни.

Стога једноставно повећање протока гаса није увек решење када је квалитет завара лош.

7. Контролишите топлоту приликом заваривања танког угљеничног челика

Танак угљенични челик се може брзо заварити помоћу концентрисаног ласерског извора топлоте, али има и мању маргину између довољног спајања и{0}}изгоревања.

Ако је лим сувише танак за изабране поставке снаге и процеса, завар може у потпуности да продре кроз материјал.

Типични узроци опекотина-кроз укључују:

Прекомерна снага ласера

Пресла брзина заваривања

Неправилан фокус

Прекомерно осциловање зрака

Велике или недоследне празнине у зглобовима

Лоше позиционирање радног предмета

Решење није увек смањење снаге ласера.

На пример, повећање брзине заваривања уз одржавање одговарајуће густине енергије може дати бољи резултат од једноставног смањења снаге.

Због тога се параметри процеса морају разматрати заједно.

8. Када треба да користите жицу за пуњење?

Угљенични челик може да се завари ласером без жице за пуњење када спој -налегање и потребни профил заваривања то дозвољавају.

Међутим, жица за пуњење може бити корисна када спој има контролисан размак или када је потребан додатни материјал за заваривање.

Типичне ситуације укључују:

Веће празнине у зглобовима

Чеони спојеви захтевају пунило

Додатно појачање

Одређене дебље компоненте

Производи код којих се толеранција зглобова не може постићи самим чврстим{0}}уклапањем

За индустријску производњу, пуњење жице такође може учинити процес лакшим када спој није савршено затегнут.

Али жица за пуњење не би требало да се користи као замена за лоше производне толеранције. Ако сваки радни комад има другачији зазор у споју, стабилизација процеса сечења или обликовања узводно је обично боље-дугорочно решење.

9. Да ли вам је потребна осцилација зрака?

Фиксна ласерска тачка може произвести уски завар, док осцилација зрака може дистрибуирати ласерску енергију на шире подручје.

Глава за заваривање може бити корисна за апликације од угљеничног челика где:

Потребан је шири заварени слој

Зглоб има неке контролисане варијације

Користи се жица за пуњење

Производ захтева посебан изглед завара

Међутим, повећање ширине колебања такође мења дистрибуцију енергије.

Ако се сноп креће преко превелике површине без подешавања снаге и брзине, пенетрација се може смањити.

Ширина заваривања, фреквенција осциловања, снага ласера ​​и брзина кретања стога треба да се процене заједно.

10. Како смањити деформацију у заваривању угљеничног челика

Лим од угљеничног челика може се деформисати када се превише топлоте унесе у релативно малу компоненту.

Неколико фактора може помоћи у смањењу деформације:

Користите одговарајућу брзину заваривања

Већа брзина заваривања може смањити укупан унос топлоте када се одржава довољна пенетрација.

Побољшајте причвршћивање

Стабилно причвршћење држи делове у положају и ограничава кретање током заваривања.

Контролишите редослед заваривања

За веће склопове, редослед заваривања може утицати на то како се термички стрес акумулира.

Избегавајте прекомерну снагу

Више снаге ласера ​​него што је потребно може повећати унос топлоте без пружања корисне производне користи.

Побољшајте фиксирање{0}}зглобова

Конзистентан спој захтева мање компензације током заваривања.

Машина је само један део контроле деформације. Цео процес производње је важан.

11. Ручно или аутоматизовано ласерско заваривање угљеничног челика?

Најбоља машина у великој мери зависи од обима производње.

Ручно ласерско заваривање

Ручна машина за ласерско заваривање влакана је погодна када:

Дизајн производа се често мења

Потребни су различити положаји заваривања

Производња је мале или средње серије

Флексибилност оператера је важна

Производе је релативно тешко причврстити

Ово је уобичајено у општој производњи метала и производњи по мери.

Ласерско заваривање платформе

Платформска машина за ласерско заваривање постаје привлачнија када се исти делови више пута производе.

Платформа може да обезбеди:

Доследније позиционирање

Контролисани путеви заваривања

Поновљиво кретање

Интеграција уређаја

Основа за даљу аутоматизацију

Роботичко ласерско заваривање

За велике{0}}стандардизоване компоненте, роботско заваривање може да обезбеди већи степен аутоматизације.

Ово може бити прикладно за аутомобилске компоненте, стандардизовани хардвер и друге производе где се исти циклус заваривања непрекидно понавља.

Важна ствар је да аутоматизација треба да прати захтеве производње. Високо аутоматизован систем није аутоматски најбољи избор за малу фабричку радионицу.

12. Шта узрокује лоше ласерске заваре од угљеничног челика?

Када завар није задовољавајући, систематски проверавајте процес.

Порозност

Могући узроци укључују:

Површинска контаминација

Лоша покривеност заштитним гасом

Влага

Нестабилни услови растопљеног{0}}базена

Прекомерни јаз у зглобовима

Непотпуна пенетрација

Проверите:

Снага ласера

Брзина заваривања

Положај фокуса

Поравнање зглобова

Дебљина материјала

Прекомерно прскање

Проверите:

Комбинација снаге и брзине

Положај фокуса

Заштита од гаса

Зглобни јаз

Стање површине материјала

Прогоре-Кроз

Проверите:

Прекомерни унос топлоте

Мала брзина заваривања

Танак материјал

Претерани јаз

Подешавања осцилације зрака

Уместо да одмах промените ласерски извор, боље је идентификовати која се варијабла процеса променила.

13. Практични ток рада заваривања угљеничног челика

За нови производ од угљеничног челика, практичан процес може изгледати овако:

Корак 1 - Потврдите материјал

Идентификујте класу и дебљину угљеничног челика.

Корак 2 - Прегледајте спој

Проверите тип споја, уклапање{0}}и зазор.

Корак 3 - Очистите површину

По потреби уклоните уље, рђу, каменац и друге загађиваче.

Корак 4 - Осигурајте радни предмет

Користите одговарајуће учвршћење или стезаљке да бисте одржали поравнање.

Корак 5 - Почните са конзервативним параметрима

Подесите почетну комбинацију снаге ласера, брзине заваривања, фокуса и заштитног гаса.

Корак 6 - Тестирајте завар

Проверите продор, изглед, прскање и деформацију.

Корак 7 - Подесите једну или две променљиве

Избегавајте да све мењате истовремено. У супротном, постаје тешко одредити шта је заправо побољшало резултат.

Корак 8 - Поновите тест

Када се успостави стабилан прозор процеса, забележите параметре за производњу.

Овај приступ је поузданији од покушаја копирања табеле параметара са друге машине.

Шта је добра поставка за ласерско заваривање угљеничног челика?

Не постоји једно подешавање које ради за сваки производ од угљеничног челика.

За малу радионицу за заваривање лимова од 1–2 мм носача и оквира од угљеничног челика, ручна машина за ласерско заваривање са влакнима у опсегу од 1.000–2.000 В може бити разумна полазна тачка за процену.

За поновљене компоненте са контролисаним димензијама, машина за ласерско заваривање платформе може да обезбеди бољу поновљивост позиционирања.

За{0}}производњу аутомобила или хардвера великог обима, аутоматизовано или роботско ласерско заваривање може имати више смисла.

Машину треба изабрати након што се разуме производни процес.

Како Јингфу приступа ласерском заваривању угљеничног челика

У Јиангсу Јингфу Индустриал Тецхнологи Цо., Лтд., апликације за заваривање угљеничног челика се процењују према стварном производу, а не само према снази ласера.

Главне информације које посматрамо укључују дебљину материјала, структуру споја, потребан продор, изглед завара, обим производње и време рада.

За флексибилну производњу, ручне машине за ласерско заваривање пружају оператеру већу слободу. За делове који се понављају, системи платформе могу да обезбеде контролисано кретање и позиционирање. Када обим производње то оправдава, могу се размотрити аутоматске конфигурације заваривања.

Најкорисније информације за избор опреме обично нису:

"Потребан нам је ласерски заваривач од 2.000 В."

то је:

„Ми заваримо овај угљенични челик, на овој дебљини, са овим спојем, у овом обиму производње.

То даје инжењерском тиму довољно информација да процени одговарајућу конфигурацију машине.

Финал Такеаваи

Ласерско заваривање угљеничног челика је релативно једноставно када се материјал, спој и процес добро контролишу.

Најважнији фактори су:

• Очистите површине материјала
• Прецизно уклапање{0}}зглобова
• Одговарајућа снага ласера
• Исправна брзина заваривања
• Правилна позиција фокуса
• Стабилан заштитни гас
• Одговарајућа жица за пуњење када је потребно
• Контролисано осциловање зрака
• Гоод фиктуринг
• Тестирање стварног узорка

За индустријску производњу метала, циљ није једноставно постизање дубоког продора. Бољи процес је онај који више пута производи тражени квалитет завара, а истовремено држи под контролом унос топлоте, деформацију, прскање и завршне радове.

Почните са стварним производом од угљеничног челика, тестирајте спој, поставите прозор процеса, а затим финализирајте конфигурацију машине за ласерско заваривање.