Varjenje z laserskim nanašanjem je kompleksen proces, ki zahteva veliko priprav pred vklopom laserja.
Tukaj je nekaj ključnih korakov v procesu.
1. korak – Priprava površine
Kovinske gredice in ingoti imajo zaščitne površinske premaze. Ti premazi so običajno olja, ki se uporabljajo za preprečevanje rje, kovinske prevleke ali oksidov (v primeru aluminija).
Iz kovine morate odstraniti neželene spojine in nečistoče ter površino narediti hrapavo – bolj hrapava površina povzroči boljši oprijem kovine med varjenjem. Drobne izbokline in votline na površini zagotavljajo odlične sidrne točke, na katere se lahko oprime staljena polnilna kovina.
2. korak – Dostava kovinskega polnila
Dodatna kovina, običajno fin kovinski prah, teče iz zračne šobe z inertnim plinom (dušikom ali argonom). Inertni plini preprečujejo oksidacijo, odpihujejo neželene površinske nečistoče in ohranjajo zvare čiste in brez žlindre.
Izdelava finega in konsistentnega kovinskega prahu je drag postopek. Ustvarjanje kovinskega prahu običajno zahteva več truda kot samo varjenje z laserskim nanašanjem.
Zato veliko strojev za lasersko nanašanje namesto tega uporablja tanke kovinske žice. Žica se lahko podaja ročno ali samodejno preko motorja in valjčnega sistema v bližini laserske glave.
Upoštevati je treba, da je pri varjenju lahko dodana kovina enaka obdelovancu, površinska prevleka pa je lahko drugačna.
3. korak – Lokalno lasersko ogrevanje
Natančen CNC sistem usmeri laserski žarek visoke moči na želeno mesto. Laser stopi površino obdelovanca in vhodno polnilno kovino v manj kot sekundi.
Laserski žarek vnaša fiksno količino energije v obdelovanec, območje odlaganja energije pa je nadzorovano z močjo laserskega vira in premerom točke. Premer laserske točke je velikost kontaktne točke med laserjem in obdelovancem.
Večja velikost mesta pomeni, da je energija bolj razpršena in dlje traja, da se stopi površina. Manjši premer točke pomeni, da je vsa laserska energija koncentrirana na majhni točki, kar skrajša čas taljenja.
Manjša velikost točke pomeni večjo natančnost in hitrejše varjenje. Prav tako zmanjša deformacijo materiala, ker je toplota koncentrirana na eni točki in se odvečna toplota ne oddaja v okolico.
4. korak – plastenje in večkratni prehodi
Lasersko nanašanje kovin (LMD) ni omejeno na varjenje, pogosto se uporablja tudi za izdelavo komponent iz nič. Po začetnem prehodu laserja gre laserska glava skozi še en krog in na prvo plast nanese novo plast materiala. Ta postopek ponavljajte, dokler ne dosežete želene višine.
Pri aditivni proizvodnji se plasti nadaljujejo, dokler ni izdelan celoten del. Nasprotno pa varjenje zahteva le eno ali dve plasti.
Debelina plasti in število plasti pomagata nadzorovati količino nanesene kovine.
Korak 5 – Hlajenje in strjevanje
Ker je toplota lokalizirana, se zvarjeno območje razmeroma hitro ohladi, skoraj takoj po tem, ko laser zapusti točko.
Postopek LMD vključuje odlaganje energije neposredno v majhno točko na obdelovancu. Manjše kontaktne točke pomenijo učinkovitejšo porabo energije, zato se lahko laser premika hitreje.
Hitrejši laser pomeni manj skupne energije in toplote, odložene v obdelovanec. Manj odložene toplote pomeni hitrejše hlajenje. Hitro hlajenje prinaša dodaten stranski učinek boljše mikrostrukture.
7 prednosti varjenja z laserskim nanašanjem
Lasersko nanašanje kovin (LMD) je kopičenje dolgoletnih raziskav o tehnologiji aditivne proizvodnje. Vsak vidik laserskega nanašanja kovin je zasnovan z enim samim ciljem – izboljšanje tradicionalnih postopkov.
Tukaj je nekaj največjih prednosti, ki jih varjenje z laserskim nanašanjem prinaša sodobnim proizvodnim procesom.
1. Hitrejši čas varjenja
Visokozmogljivi laser hitro stopi obdelovanec, CNC krmilnik pa hitro premakne lasersko glavo z ene točke na drugo, kar ima za posledico neverjetno hitre čase varjenja.
Samodejno podajanje mize omogoča neprekinjeno varjenje brez ustavljanja med postopkom. Računalniško vodeno varjenje prav tako zmanjšuje napake in prihrani več časa v proizvodnem prostoru.
Upravljanje in optimizacija različnih procesnih parametrov laserskega nanašanja kovin izboljša učinkovitost varjenja in skrajša čas proizvodnje.
2. Večja natančnost in nadzor
Skoraj vsak stroj za lasersko nanašanje kovin je avtomatiziran in računalniško voden, razen nekaj ročnih modelov. Visoka natančnost in nadzor omogočata bolj zapletene zvare pri večjih hitrostih.
Le malo izkušenih varilcev se lahko kosa z natančnostjo in natančnostjo avtomatiziranih laserskih varilnih strojev.
3. Kakovostnejši zvari
Fini praškasti delci dodajnega materiala učinkoviteje zapolnijo vrzeli, kar povzroči močnejši zvar. Ker je vse vnaprej izmerjeno in nadzorovano z računalnikom, je količina odložene kovine točno tolikšna, kot je potrebna, kar pomeni, da ostane staljena bazena dosledna skozi celoten proces.
Poleg tega se notranji curki uporabljajo za preprečevanje nastajanja žlindre in oksidacije kovin ter za odpihovanje majhnih drobcev uparjene kovine.
4. Ničelno popačenje vira toplote
Tradicionalni postopki varjenja vnašajo velike količine neželene toplote v osnovni material. Majhna količina toplote se prenese na spajkalni spoj, preostanek pa pronica v okolico, zaradi česar se kovina deformira (ukrivi).
Lasersko nanašanje kovin je izredno natančen postopek, pri katerem laserski žarek stopi le majhen del obdelovanca in nič več. Postopek je tako učinkovit, da se pogosto uporablja za zvare po celotni površini, ker ni treba skrbeti za popačenje materiala.
Površinsko varjenje je postopek prevleke enega materiala z drugim materialom (ali materiali) za izboljšanje končne obdelave površine in odpornosti proti obrabi.
5. Širša združljivost materialov
Varjenje postane težje, ko preidete na kakovostnejše in redkejše materiale. Tradicionalni postopek je primeren za običajne materiale, kot so železo, baker, nerjavno jeklo in celo aluminijeve zlitine. Obstajajo pa posebni primeri, ki vključujejo trde kovine, kot je volfram, hlapne kovine, kot je magnezij, in mehke kovine, kot je zlato.
Lasersko nanašanje kovin podpira široko paleto kovin, zlitin in celo nekatere keramike. Z uporabo LMD lahko varite naslednje materiale.
Nikljeva zlitina
Volframov karbid
magnezijeve zlitine
lito železo
Aluminijeve zlitine
Zlitina na osnovi kobalta
Titanova zlitina
baker
Jeklo
itd.
6. Zmanjšajte materialne odpadke
Lasersko varjenje zmanjša odpad materiala. Kovinski prah se dovaja v obdelovanec z nadzorovano hitrostjo podajanja, da se prepreči prekomerno/premalo nanosa. Za razliko od tradicionalnega varjenja, ki uporablja polnilno palico, varjenje z laserskim nanašanjem uporablja neprekinjeno žico in praškaste delce.
Uporabite samo zahtevano količino polnila, ostalo pa rezervirajte za naslednji zvar.
7. Zmanjšajte naknadno obdelavo
Ker lasersko nanašanje kovin povzroči čistejše zvare, vam pogosto sploh ni treba opraviti naknadne obdelave. Med varjenjem ni treba brusiti obdelovanca z žično krtačo, brusiti odvečnih luž ali poravnati deformacij.
Zmanjšanje naknadne obdelave lahko prihrani veliko časa v proizvodnem prostoru in znatno poveča produktivnost.