Svejsesamling
1. Samlingsspalte og forskydning
Samlingskvaliteten er afgørende for at sikre svejsekvaliteten. For store samlingsgab eller forkert justering kan let forårsage defekter såsom gennembrænding, dårlig svejseformation og ufuldstændig indtrængning. Samlingsgabet for filet- og stødsamlinger bør være så lille som muligt. Tabel 8-2 viser kravene til gab og forkert justering ved håndholdt laserautogen svejsning.
For at sikre emnets dimensioner, reducere deformation og forhindre forskydning af det område, der skal svejses, på grund af vridningsdeformation under svejsning, kræves der normalt hæftesvejsning før svejsning. Den samme procesmetode som formel svejsning anvendes til samlingshæftesvejsning. Længden af hæftesvejsninger er 20-30 mm, og kvalitetskravene til hæftesvejsninger (f.eks. indtrængningsdybde og -bredde) er lavere end for formel svejsning. En hurtigere bevægelseshastighed anvendes generelt til hæftesvejsning end til formel svejsning. For at sikre pålidelig forbindelse af hæftesvejsninger bør hæftesvejsninger være flade, lange og tynde og bør ikke være for store, brede eller høje. Hæftesvejsninger kræver også tilstrækkelig beskyttelse for at undgå oxidation.
3. Beslag og klemmer
Lasersvejsning bruges mest tiltyndpladesvejsningVed tyndpladesvejsning udføres svejsningen normalt på forsiden af emnet med tilstrækkelig smeltning på bagsiden til at opnå en velformet bagsvejsning. Ved parametervalg gælder følgende: lav varmetilførsel kan forårsage ufuldstændig smeltning på bagsiden; høj varmetilførsel, samtidig med at fuld penetration på bagsiden sikres, kan føre til gennembrænding på grund af det smeltede metals tyngdekraft eller en uforholdsmæssig stor smeltebredde i forhold til emnets tykkelse. For at forhindre gennembrænding, hvis emnet tillader fastspænding, bør der anvendes fiksturer til at fastspænde emnet under tyndpladesvejsning - ved at presse forsiden og placere en kobber- eller rustfrit stålbagplade på bagsiden. Dette forhindrer ændringer i samlingsgaber eller forskydning forårsaget af svejsedeformation og undgår termisk kollaps. Når emnet har ujævn varmeafledning på tværs af områder på grund af strukturelle årsager, er det også effektivt at bruge fiksturer til at afbalancere varmeafledningen med det formål at danne svejsninger med ensartede dimensioner på både for- og bagside.
Valg af svejseparametre
Generelt omfatter lasersvejsningsparametre lasereffekt, laserpulsbredde, defokuseringsmængde, svejsehastighed og beskyttelsesgas.
1. Laserkraft
Der er en tærskelværdi for lasereffekttætheden ved lasersvejsning. Under denne tærskelværdi er indtrængningsdybden lav; når den er nået eller overskredet, øges indtrængningsdybden betydeligt. Plasma genereres kun, når lasereffekttætheden på emnet overstiger tærsklen, hvilket indikerer stabil dyb indtrængningssvejsning. Under tærsklen forekommer kun overfladesmeltning (stabil varmeledningssvejsning). Nær den kritiske betingelse for nøglehulsdannelse veksler dyb indtrængning og varmeledningssvejsning, hvilket resulterer i en ustabil proces med store udsving i indtrængningsdybden. Lasereffekt er en af de mest kritiske parametre i laserbehandling og en nøglefaktor for svejseindtrængningsdybden. For en fast fokuseret punktdiameter er lasereffekttætheden proportional med lasereffekten: højere effekt øger indtrængningsdybden og svejsehastigheden. Imidlertid forårsager for høj effekt alvorlig overophedning af smeltebadet, øger svejsebredden og den varmepåvirkede zone (HAZ) og fører til mere sprøjt, som kan forurene svejselinsen. Med høj effekt kan overfladelaget opvarmes til kogepunktet og fordampe betydeligt inden for mikrosekunder, hvilket gør det ideelt til materialefjernelsesprocesser såsom boring, skæring og gravering. Med lavere effekt tager det overfladen millisekunder at nå kogepunktet, og det underliggende lag smelter før overfladen fordamper, hvilket letter god smeltesvejsning.
2. Laserpulsbredde
Laserpulsbredde, eller "pulsbredde", er en nøgleparameter i pulseret lasersvejsning. Den bestemmes af indtrængningsdybden og HAZ: længere pulsbredder øger HAZ, og indtrængningsdybden øges med kvadratroden af pulsbredden. Længere pulsbredder reducerer dog spidseffekten, så de bruges generelt til varmeledningssvejsning, hvor de danner brede, overfladiske svejsninger - især velegnede til overlapningssamlinger af tynde og tykke plader. Lav spidseffekt forårsager dog for stor varmetilførsel, og hvert materiale har en optimal pulsbredde for maksimal indtrængningsdybde.
3. Valg af mængde defokusering
Placeringen af det fokuserede punkt er afgørende ilaserfusionssvejsningNår fokus er over emnets overflade, er indtrængningsdybden lille, hvilket gør dyb indtrængningssvejsning vanskelig. Når fokus er under overfladen, er effekttætheden inde i emnet højere end på overfladen, hvilket fremmer stærkere smeltning og fordampning, hvilket gør det muligt for energi at overføres dybere ind i emnet og øge indtrængningsdybden. Der er to defokuseringstilstande: positiv defokus (fokusplan over emnet) og negativ defokus (fokusplan under emnet). I praksis anvendes negativ defokus til tykke plader, der kræver stor indtrængningsdybde, hvor laserfokus typisk er 1-2 mm under emnets overflade. Til tynde plader foretrækkes positiv defokus med fokus 1-1,5 mm over overfladen.
4. Svejsehastighed
Med andre parametre faste, falder indtrængningsdybden i takt med at svejsehastigheden øges, mens effektiviteten forbedres. For høje hastigheder opfylder ikke indtrængningskravene; for lave hastigheder forårsager oversmeltning, brede svejsninger, overophedning af HAZ og øget tendens til varme revner.pulserende lasersvejsning, hastigheden bestemmes også af den maksimale pulsfrekvens og den nødvendige punktoverlapning – hver efterfølgende pulspunkt skal overlappe i et vist omfang. For en given lasereffekt og materialetykkelse er der således et optimalt hastighedsområde, inden for hvilket maksimal indtrængningsdybde opnås ved en specifik hastighed.
5. Beskyttelsesgas
Inerte gasser bruges ofte til at beskytte smeltebadet under lasersvejsning. Mens nogle materialer muligvis ikke kræver beskyttelse mod overfladeoxidation, gør de fleste anvendelser det. Traditionelt bruges Ar, N₂ og He til lasersvejsning af aluminiumslegeringer for at forhindre oxidation. Teoretisk set er He den letteste med den højeste ioniseringsenergi, men ved lav effekt og høje hastigheder er plasmaet svagt, hvilket minimerer forskellene mellem gasserne. Undersøgelser viser, at N₂ under de samme forhold lettere inducerer nøglehulsdannelse på grund af eksoterme reaktioner med Al; de resulterende Al-NO ternære forbindelser har højere laserabsorption. Ren N₂ danner dog sprøde Al-N-faser og porer i svejsninger. Inerte gasser, der er lette, slipper ud uden at forårsage porer, hvilket gør blandede gasser mere effektive. For nylig er forskningen i Al-lasersvejsning ved hjælp af Ar-O₂ og N₂-O₂-blandinger steget.
6. Materialeabsorption
Materialets absorption af laserenergi afhænger af egenskaber som absorptionsevne, reflektionsevne, varmeledningsevne, smeltetemperatur og fordampningstemperatur, hvor absorptionsevnen er den mest kritiske. Faktorer, der påvirker absorptionsevnen, omfatter:
Elektrisk resistivitet: For polerede overflader er absorptionsevnen proportional med kvadratroden af resistiviteten, som varierer med temperaturen.
Overfladetilstand: Påvirker absorptionsevnen betydeligt og dermed svejseresultaterne.
Betjeningstips og tabuer for håndholdt fiberlasersvejsning
1. Undgå lysbuestråling
Håndholdte fiberlasersvejsereBrug klasse 4 fiberlasere, der udsender (1080 ± 3) nm stråling med en udgangseffekt på over 1000 W (afhængigt af modellen). Direkte eller indirekte eksponering kan skade øjne eller hud. Selvom strålen er usynlig, kan den forårsage uoprettelig skade på nethinden eller hornhinden. Brug altid certificerede laserbeskyttelsesbriller, når laseren er i brug. Se aldrig direkte på udgangshovedet, mens laseren er tændt, heller ikke med beskyttelsesbriller.
2. Indstilling af svejseparametre
Indstil lav lasereffekt på berøringsskærmen (som vist i figur 8-2). Placer svejsehovedets kobberdyse mod emnet, og tryk på brænderkontakten for at udsende laser til svejsning. Typiske parametre: laserfrekvens 5000 Hz, galvanometerhastighed 300-600, gasforsinkelse > 100 ms, 100 % duty cycle for kontinuerlig emission. Juster svejsebredden baseret på samlingsgabene; effekten kan justeres fra 0-1000 W (0-100 % af maksimum). Efter indtastning af parametre skal du klikke på "OK" og gemme for at indstillingerne kan træde i kraft.
4. Øg ikke svejsehastigheden for meget
Svejsninger dannes ved at bevæge laserkilden (se figur 8-3). Dybde og bredde afhænger af hastighed og effekt, med typiske hastigheder på 1-3 m/min, hvilket giver glatte, skalfri overflader med et aspektforhold <1. Ved fast strøm og spænding påvirker ændring af hastighed direkte varmetilførslen og ændrer penetration og bredde. For høje hastigheder forårsager utilstrækkelig opvarmning, hvilket fører til reduceret penetration, smal bredde, underskæring, porer og ufuldstændig penetration.
Mekanisk rengøring: Brug rustfri stålbørster eller pneumatiske hjul til at fjerne oxider, indtil der opnås en skinnende hvid finish. Svejs straks efter polering; polér igen, hvis svejsningen er forsinket i >36 timer.
Kemisk rengøring: Fjern oxider ved hjælp af kemiske reaktioner (metoderne varierer afhængigt af materialet). Tabel 8-3 viser kemiske rengøringsmetoder til aluminiumlegeringer. Fjern olie/støv med organiske opløsningsmidler (benzin, isopropylalkohol) ved at iblødsætte, aftørre og tørre.
5. Minimer porøsitet
Hydrogenporer er almindelige i lasersvejsning af aluminiumslegeringer. Reducer dem ved at fjerne overfladefugt, olie og oxider. Forlængelse af afkølingstiden for smeltebadet (ved at øge pulsbredden) hjælper gasser med at slippe ud, da lasersvejsningens hurtige termiske cyklus begrænser gasfrigivelse. Undgå fokus eller negative defokuspositioner, hvor intense smeltebadsreaktioner og legeringsfordampning øger porøsiteten; brug blødere energi via justeret defokus for at reducere fordampning.
6. Vær opmærksom på brænderens holdning
Håndholdte laserbrændere (se figur 8-4) er tungere end TIG-brændere og har tykke kabler, hvilket forårsager træthed hos operatøren. Ved længerevarende svejsning skal du holde brænderen med begge hænder, holde dysen i kontakt med emnet, justere svejsningen visuelt og trække brænderen støt mod dig selv. Juster stillingen baseret på svejsepositionen for at minimere træthed og antal samlinger.
7. Forebyg laserskader
Forkert betjening kan forårsage ulykker. Følg disse regler:
Se aldrig på laserudgangshovedet under drift.
Må ikke anvendesfiberlaserei dunkle/mørke omgivelser.
Ret aldrig lommelygten mod personer, når enheden er aktiv.
Brug metalbarrierer inden for 3 m fra svejseområdet.
Begræns kun adgangen til svejsezonen til operatører.
Brug beskyttelsesudstyr (certificerede beskyttelsesbriller, masker, handsker). Se aldrig på laserhovedet, mens det er tændt, heller ikke med beskyttelsesbriller.
Håndter brænderen og kablet forsigtigt (minimum bøjningsradius >200 mm).
Deaktiver laserudsendelsestasten, når den ikke er i brug.
Sørg for dysens kvalitet for effektiv gasbeskyttelse:
Glatte indvendige vægge, koncentriske med laseren.
Udskift deformerede dyser omgående for at opretholde en stabil brænderbevægelse.
Dyseåbningens størrelse (se figur 8-6) påvirker svejsekvaliteten: større åbninger øger gasstrømmen, hvilket accelererer størkningen og øger risikoen for porøsitet/revnedannelse.
8. Undgå høje hastigheder for revnefølsomme legeringer
Håndholdt lasersvejsningbruger autogene, trådfri, oscillerende galvanometerbrændere. Høje hastigheder reducerer indtrængning, forsnævrer svejsninger, forårsager underskæring og forstyrrer beskyttelsesgasdækningen, hvilket forringer beskyttelsen. Brug lavere hastigheder til revnefølsomme legeringer.
9. Sikre samlingernes kvalitet
Temperaturforskelle og trådfri svejsning kan forårsage gennembrænding, kratere eller kraterrevner. Svejs kontinuerligt for at minimere stop; hvis stop er uundgåelige (f.eks. positionsændringer, segmenteret svejsning), skal du sænke hastigheden lidt (10 mm) før du stopper for at forhindre kratere. Genstart 20 mm bag det forrige krater for overlapning og kvalitet.
10. Følg korrekt brænderbevægelse
Træk brænderen mod dig selv (fra fjernt til nært) uden sideværts oscillation. Oprethold en konstant hastighed, mens du overvåger en ensartet svejsedannelse. Ved lodret svejsning skal du bruge en nedadgående bevægelse (ikke opad) for at opnå hurtig størkning og sikre en stabil bevægelse.
11. Undgå underskæring, små fileter og kollaps i overlapsvejsninger
For overlapsvejsninger justeres laserens indfaldsvinkel, så galvanometeret dækker 2/3 af den lodrette plade (se figur 8-7). Dette smelter den lodrette plade (som fyldstof) og 1/3 af bundpladen via varmeledning, hvilket danner en tilstrækkelig stor svejsning efter afkøling. Dårlige overlapsvejsninger svækker samlingens styrke, reducerer revnemodstanden eller forårsager strukturfejl – undgå underskæring.
12. Reducer reflektivitet i svejsning af aluminiumslegeringer
Aluminium reflekterer 60-98% af laserens energi. Reflektionsevnen falder kraftigt ved smeltepunktet og stabiliserer sig, når den er smeltet. Absorptionsevnen falder med stigende indfaldsvinkel; maksimal absorption forekommer ved normal indfaldsvinkel (juster for linsebeskyttelse). Reducer reflektionsevnen ved at fjerne oxider via mekanisk/kemisk rengøring.
13. Korrekt brug af beskyttelsesgas
Beskyttelsesgas påvirker svejsedannelse, indtrængning og bredde. De fleste gasser forbedrer kvaliteten, men kan have ulemper:
Ar: Lav ioniseringsenergi, høj plasmadannelse (reducerer lasereffektivitet), men inert, billig og tæt – dækker effektivt smeltebadet (ideel til generel brug).
N₂: Moderat ioniseringsenergi (reducerer plasma bedre end Ar), men reagerer med aluminium/kulstofstål og danner sprøde nitrider, hvilket reducerer sejheden (anbefales ikke til disse materialer). Velegnet til rustfrit stål, hvor nitrider øger styrken.
14. Beskyttelsesgasstrømningshastighed
Gas udstødes gennem dysen ved et specifikt tryk. Dysens hydrodynamiske design og udløbsdiameter er kritiske: store nok til at dække svejsningen, men begrænsede for at forhindre turbulent strømning (som trækker luft ind og forårsager porøsitet). Til håndholdt lasersvejsning er den typiske strømningshastighed 7 l/min. For høj strømning hvirvler forurenende stoffer ind i smeltebadet, hvilket kompromitterer gassens renhed – vælg den korrekte strømningshastighed.
15. Laserfokusposition
Fokusposition: Mindste plet, højeste energi – brug tilpunktsvejsningeller lavenergikrav til minimal spotstørrelse (se figur 8-8).
Negativ defokus: Større punkt (øges med afstanden fra fokus) – egnet til kontinuerlig svejsning med dyb penetration og punktsvejsning med dyb penetration.
Positiv defokus: Større plet (øges med afstanden fra fokus) – egnet til overfladeforsegling eller kontinuerlig svejsning med lav penetration.
Kontrol for fuld penetrationssvejsning: En lille farveændring på bagsiden indikerer god kvalitet; tydelige mærker/penetration forårsager sprøjt eller dybe riller ved kontinuerlig svejsning. Juster fokus, energi og bølgeform baseret på prøverne. Brug mindre punkter til tyndere materialer for at undgå gennembrænding.
Opslagstidspunkt: 21. august 2025
