Сравнение типов лазерной сварки: Волоконный, диодный, дисковый и CO2 | MachineMFG

Сравнение типов лазерной сварки: Волоконный, диодный, дисковый и CO2

0
(0)

При выборе источника света для лазерной сварки необходимо учитывать различные факторы, такие как сварочный материал, геометрия шва, скорость и другие.

Правильный выбор лазерного источника - практическая задача, которую приходится решать производителям в связи с широким распространением лазерной сварки в обрабатывающей промышленности.

В настоящее время на рынке представлены такие источники лазерного излучения, как оптоволокно, импульсный Nd: YAG, диодный, дисковый и CO2 лазерные источники. (Примечание: источник КВ Nd: YAG-лазера был в значительной степени заменен оптоволоконными и дисковыми лазерами и поэтому в данной статье не рассматривается).

При выборе лазерного источника необходимо учитывать несколько факторов, в том числе сварочный материалГеометрия соединения, скорость сварки, геометрические допуски, требования к системной интеграции и, конечно, бюджетные ограничения.

Каждый лазерный источник обладает уникальными характеристиками, которые позволяют удовлетворить различные требования к сварке. В некоторых случаях они также могут быть заменены.

4 Типы лазеров

CO2 лазер

СО2 Лазер, работающий на длине волны 10604 нм и имеющий диапазон мощности от 1 до 20 кВт, является высокоразвитой лазерной технологией. С 1980-х годов он является основным источником лазерного излучения для мощной обработки.

Типы лазеров

Волоконный лазер

В этом эффективном лазере с диодной накачкой используется волокно на основе кремния с малым диаметром сердцевины.

Лазерный источник находится внутри оптического волокна, что устраняет необходимость в дополнительной коррекции. Благодаря оптическому волокну с малым диаметром сердцевины, сопоставленному с фокусирующей линзой, минимальный размер фокуса может достигать 10 микрон.

Компактный лазер доступен в двух конфигурациях: низкий электросварка (менее 300 Вт) и многомодовые для мощной сварки.

Диодный лазер

Повышение мощности одноповерхностных диодных лазерных устройств, появление новой технологии каналов охлаждения и развитие технологии микрооптических элементов, позволяющих фокусировать луч в оптическое волокно диаметром менее 1000 микрон, привели к росту использования диодных лазеров в качестве сварочных источников.

Диодный лазер

Дисковый лазер

Плоский тонкий диск из кристалла YD YAG в центре CW-лазера, известный как дисковый лазер, разработан для устранения проблем, присущих стержневому лазеру. Используется диск толщиной 0,01 дюйма, который охлаждается с помощью вспомогательного охлаждающего устройства. Такая конструкция позволяет лазеру достигать мощности 10 кВт при сохранении превосходного качества луча.

Импульсный Nd: YAG лазер

В этом лазере используется один лазерный стержень Nd:YAG для генерации высокой пиковой мощности и низкой средней мощности для сварки через возбуждение лампой-вспышкой. Например, лазер средней мощностью 35 Вт может генерировать пиковую мощность 6 кВт. Сочетание высокой пиковой мощности и узкой ширины импульса не только обеспечивает качество сварки материалов, но и позволяет эффективно контролировать потребляемую энергию.

Выберите лазер в соответствии с размером прокола

Выбор лазера можно разделить на три группы по степени проникновения: менее 0,01 дюйма, от 0,01 до 0,03 дюйма и более 0,03 дюйма.

Как правило, для выполнения сварки можно использовать несколько лазерных источников, однако по соображениям производительности и бюджета можно выбрать только один или два источника света.

На окончательное решение могут повлиять и другие факторы, такие как качество образца, географические соображения, послепродажное обслуживание, предпочтения системных интеграторов и популярность.

Проварка менее 0,01 дюйма

Импульсный Nd: YAG-лазер является наиболее часто используемым лазером, за ним следует волоконный лазер. С точки зрения сборки компонентов, формы соединения, материала и покрытия, все процесс сварки необходимо точно контролировать, что делает импульсный Nd: YAG-лазер лучшим выбором.

Благодаря высокой пиковой мощности импульсный Nd: YAG-лазер может создавать сварочный луч с размером пятна более 1000 микрон, обеспечивая большую гибкость в выборе размера пятна и максимизируя технологическое окно сварки при обеспечении необходимых допусков в производственных условиях.

Сайт волоконный лазер является единственным лазером непрерывной волны в этой категории, и он может создавать пятно размером менее 25 микрон после фокусировки луча, обеспечивая высокую плотность мощности, необходимую для сварки. Однако для поддержания конкурентоспособности в области микрообработки мощность волоконных лазеров обычно ограничивается 200 Вт, что ограничивает максимальный размер пятна и плотность мощности.

Размер паяного соединения обычно не превышает 75 микрон, что является одним из самых больших ограничений волоконных лазеров. В реальном производстве зачастую сложно обеспечить диапазон погрешности ±15 мм при подгонке соединений или компонентов в соответствии с допуском на посадку и допуском на наложение.

Волоконные лазеры в основном используются для сварки внахлестку тонких материалов с высокими требованиями к сварные швы для обеспечения стабильности. Сайт использование волоконного лазера объектив с фокусным расстоянием 150 мм, который может создавать световые пятна диаметром менее 25 микрон, обеспечивая достаточное пространство для обработки. При сварке внахлестку волоконный лазер может создавать сварной шов с глубиной проплавления 0,01 дюйма или выше на высокой скорости, при этом глубина проплавления 0,004 дюйма может быть получена одномодовым волоконным лазером мощностью 200 Вт на скорости до 50 дюймов в секунду.

С другой стороны, импульсный Nd: YAG-лазер может удовлетворить почти все требования, кроме сварки тонкой фольги. Его большой размер пятна, ширина импульса и диапазон пиковой мощности позволяют настраивать и оптимизировать его для удовлетворения различных требований к сварке.

Провар 0,01 ~ 0,03 дюйма (0,254-0,762 мм)

Классификация применения импульсного Nd: YAG лазера и волоконного лазера все еще применима, но диапазон ограничен. Импульсный Nd: YAG лазер в основном используется для точечной сварки, а волоконные лазеры с мощностью около 500 Вт и диаметром пятна 0,01 мкм могут использоваться для стыковой сварки и филейная сварка с низким допуском. Стоимость импульсного Nd:YAG-лазера относительно высока.

Лазеры мощностью 500 Вт и 25 Вт производят различные провар при различной скорости сварки. Пиковая мощность обеспечивает проплавление, а средняя мощность определяет скорость сварки. сварка швом.

Диодные лазеры мощностью от 500 до 800 Вт подходят для сварки деталей с большими допусками, но их скорость обычно ниже, чем у волоконных и дисковых лазеров. Однако их большой допуск может компенсировать этот недостаток.

Провар более 0,03 дюйма (0,762 мм)

Все типы лазеров подходят для этого диапазона. Глубина проникновения импульсного Nd: YAG-лазера составляет около 0,05 дюйма (1,27 мм), в то время как другие типы лазеров могут достигать 0,25 дюйма (6,35 мм), а некоторые даже превышать 0,5 дюйма (12,5 мм).

В целом, детали, подходящие для импульсного Nd: YAG лазерная сварка в этом диапазоне относительно малы, например, датчики давления с шовной сваркой.

Автомобильная промышленность требует широкого спектра сварочные работы, и оптическое волокно, CO2Могут использоваться дисковые и диодные лазеры. С точки зрения скорости и проникновения, автомобильная промышленность охватывает почти все сварочные работы.

Стремитесь к равновесию

Основные различия между лазерными источниками - это качество луча, яркость и длина волны.

Качество луча относится к способности лазера фокусироваться, а яркость - к плотности мощности в сфокусированном луче.

Например, CO2 Лазер и волоконный лазер имеют схожее качество луча, поэтому при равных параметрах они могут создавать световые пятна одинакового диаметра.

Однако длина волны источник волоконного лазера составляет одну десятую часть от CO2 источник света, поэтому диаметр пятна, которое он может создать, также в одну десятую меньше, чем у CO2 источник света. Волоконный лазерный источник также имеет лучшее качество и яркость луча.

На сайте лазерная сваркаКачество и яркость луча напрямую влияют на глубину и скорость проплавления, но не оказывают столь прямого влияния на стабильность и допустимость сварки.

Таким образом, важно найти баланс между производительностью и качеством сварки, а также шириной технологического окна. Стоит отметить, что если качество луча можно уменьшить для удовлетворения конкретных потребностей, то плохое качество луча улучшить невозможно.

При проплавлении 0,25 дюйма скорости сварки вышеупомянутых лазеров довольно близки. Оптические волокна и диски быстрее, чем CO2В то время как диоды работают медленнее.

Сварка мощными лазерами обычно требует двух смен, поэтому стоимость приобретения лазера является одним из факторов, влияющих на процесс выбора. Хотя CO2 Лазер широко используется и знаком многим пользователям, его стоимость одной сварки значительно выше, чем у волоконных, дисковых и диодных лазеров.

По сравнению с плазменной и дуговой сваркой, лазерная сварка имеет больше преимуществ при сварке, требующей проплавления более 0,25 дюйма, так как позволяет значительно уменьшить тепловую деформацию. Такое уменьшение помогает сохранить геометрическую форму детали, устраняя необходимость в повторном формообразовании. Однако при такой толщине могут возникнуть проблемы с подгонкой деталей. Чтобы решить эту проблему, можно использовать технологический процесс заполнения проволокой или комбинацию лазерная сваркаМожно использовать плазменную и дуговую сварку.

Cзаключение

Существуют различные типы лазерных источников для лазерная сваркаКаждый из них обладает уникальными характеристиками и подходит для решения конкретных задач.

Для пользователей очень важно тщательно разобраться в том, какой лазерный источник может наилучшим образом удовлетворить их потребности в сварке.

Для приобретения сварочной системы оптимальным вариантом будет сотрудничество с поставщиком системы, который сможет определить наиболее подходящий для вас лазер.

Вы также можете обратиться к различным производители лазеров и предоставить им образцы сварки для определения оптимального решения.

При выборе лазера важно помнить, что сварка должна быть сбалансирована с точки зрения проникающей способности, скорости, стабильности, приспособленности к производственным деталям и допусков.

Насколько публикация полезна?

Нажмите на звезду, чтобы оценить!

Средняя оценка 0 / 5. Количество оценок: 0

Оценок пока нет. Поставьте оценку первым.

Так как вы нашли эту публикацию полезной...

Подписывайтесь на нас в соцсетях!

Сожалеем, что вы поставили низкую оценку!

Позвольте нам стать лучше!

Расскажите, как нам стать лучше?

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Прокрутить вверх