Metināšanas montāža
1. Montāžas sprauga un neatbilstība
Montāžas kvalitātei ir izšķiroša nozīme metināšanas kvalitātes nodrošināšanā. Pārmērīgas montāžas spraugas vai nepareiza izlīdzināšana var viegli izraisīt tādus defektus kā caurdegšana, slikta metinājuma veidošanās un nepilnīga iespiešanās. Montāžas spraugai filejas un mucas savienojumiem jābūt pēc iespējas mazākai. 8.-2. tabulā ir norādītas prasības attiecībā uz spraugām un nepareizu izlīdzināšanu rokas lāzera autogēnajā metināšanā.
Lai nodrošinātu sagataves izmērus, samazinātu deformāciju un novērstu metināmā laukuma nepareizu novietojumu vērpes deformācijas dēļ metināšanas laikā, pirms metināšanas parasti ir jāveic pieslēgmetināšana. Montāžas pieslēgmetināšanai tiek izmantota tāda pati procesa metode kā formālajai metināšanai. Pieslēgmetināšanas šuvju garums ir 20–30 mm, un pieslēgmetināšanas šuvju kvalitātes prasības (piemēram, iespiešanās dziļums un platums) ir zemākas nekā formālajai metināšanai. Pieslēgmetināšanai parasti tiek izmantots lielāks kustības ātrums nekā formālajai metināšanai. Lai nodrošinātu uzticamu pieslēgmetināšanas šuvju savienojumu, pieslēgmetināšanas šuvēm jābūt plakanām, garām un plānām, un tās nedrīkst būt pārāk lielas, platas vai augstas. Pieslēgmetināšanas šuvēm ir nepieciešama arī atbilstoša aizsardzība, lai novērstu oksidēšanos.
3. Armatūra un skavas
Lāzera metināšana galvenokārt tiek izmantotaplānu plākšņu metināšanaPlāno plākšņu metināšanā metināšana parasti tiek veikta sagataves priekšpusē, nodrošinot pietiekamu kušanu aizmugurē, lai panāktu labi izveidotu aizmugurējo metinājumu. Parametru izvēlei: zema siltuma padeve var izraisīt nepilnīgu kušanu aizmugurē; augsta siltuma padeve, nodrošinot pilnīgu iespiešanos aizmugurē, var izraisīt caurdegšanu izkausētā metāla gravitācijas vai nesamērīga kušanas platuma dēļ attiecībā pret sagataves biezumu. Lai novērstu caurdegšanu, ja sagatave ir iespīlējama, plānās plākšņu metināšanas laikā sagataves nostiprināšanai jāizmanto stiprinājumi — piespiežot priekšējo pusi un novietojot vara vai nerūsējošā tērauda pamatnes plāksni aizmugurē. Tas novērš montāžas spraugu izmaiņas vai nepareizu novietojumu, ko izraisa metināšanas deformācija, un novērš termisku sabrukumu. Ja sagatavei strukturālu iemeslu dēļ ir nevienmērīga siltuma izkliede dažādos reģionos, ir efektīvi arī izmantot stiprinājumus, lai līdzsvarotu siltuma izkliedi, cenšoties veidot metinājumus ar vienādiem izmēriem gan priekšpusē, gan aizmugurē.
Metināšanas parametru izvēle
Kopumā lāzera metināšanas parametri ietver lāzera jaudu, lāzera impulsa platumu, defokusēšanas daudzumu, metināšanas ātrumu un aizsarggāzi.
1.Lāzera jauda
Lāzera metināšanā ir noteikts lāzera jaudas blīvuma slieksnis. Zem šī sliekšņa iespiešanās dziļums ir sekls; kad tas ir sasniegts vai pārsniegts, iespiešanās dziļums ievērojami palielinās. Plazma tiek ģenerēta tikai tad, kad lāzera jaudas blīvums uz sagataves pārsniedz slieksni, kas norāda uz stabilu dziļas iespiešanās metināšanu. Zem sliekšņa notiek tikai virsmas kušana (stabilā siltumvadītspējas metināšana). Tuvojoties kritiskajam nosacījumam atslēgas cauruma veidošanai, dziļas iespiešanās un siltumvadītspējas metināšana mijas, kā rezultātā process ir nestabils ar lielām iespiešanās dziļuma svārstībām. Lāzera jauda ir viens no kritiskākajiem lāzera apstrādes parametriem un galvenais metinājuma iespiešanās dziļuma noteicējs. Fiksētam fokusētam punkta diametram lāzera jaudas blīvums ir proporcionāls lāzera jaudai: lielāka jauda palielina iespiešanās dziļumu un metināšanas ātrumu. Tomēr pārmērīga jauda izraisa spēcīgu izkausētās šuves pārkaršanu, palielina metinājuma platumu un karstuma ietekmes zonu (HAZ), kā arī rada vairāk šļakatu, kas var piesārņot metināšanas lēcu. Ar lielu jaudu virsmas slānis var uzkarst līdz viršanas temperatūrai un ievērojami iztvaikot mikrosekundēs, padarot to ideāli piemērotu materiālu noņemšanas procesiem, piemēram, urbšanai, griešanai un gravēšanai. Ar zemāku jaudu virsmai nepieciešamas milisekundes, lai sasniegtu viršanas temperatūru, un apakšējais slānis kūst pirms virsmas iztvaikošanas, veicinot labu kausēšanas metināšanu.
2. Lāzera impulsa platums
Lāzera impulsa platums jeb "impulsa platums" ir galvenais parametrs impulsa lāzera metināšanā. To nosaka iespiešanās dziļums un HAZ: lielāks impulsa platums palielina HAZ, un iespiešanās dziļums palielinās proporcionāli impulsa platuma kvadrātsaknei. Tomēr lielāks impulsa platums samazina maksimālo jaudu, tāpēc tos parasti izmanto siltumvadītspējas metināšanai, veidojot platas, seklas metinājuma šuves — īpaši piemērotas plānu un biezu plākšņu pārlaiduma savienojumiem. Tomēr zema maksimālā jauda rada pārmērīgu siltuma padevi, un katram materiālam ir optimāls impulsa platums maksimālam iespiešanās dziļumam.
3. Defokusēšanas apjoma izvēle
Fokusētā punkta pozīcija ir kritiski svarīgalāzera kausēšanas metināšanaKad fokuss atrodas virs sagataves virsmas, iespiešanās dziļums ir mazs, kas apgrūtina dziļas iespiešanās metināšanu. Kad fokuss atrodas zem virsmas, jaudas blīvums sagataves iekšpusē ir lielāks nekā uz virsmas, veicinot spēcīgāku kušanu un iztvaikošanu, ļaujot enerģijai pārnest dziļāk sagatavē un palielinot iespiešanās dziļumu. Ir divi defokusēšanas režīmi: pozitīva defokusēšana (fokusa plakne virs sagataves) un negatīva defokusēšana (fokusa plakne zem sagataves). Praksē biezām plāksnēm, kurām nepieciešams liels iespiešanās dziļums, tiek izmantota negatīva defokusēšana, lāzera fokusam parasti atrodoties 1–2 mm zem sagataves virsmas. Plānām plāksnēm priekšroka dodama pozitīvai defokusēšanai, fokusam atrodoties 1–1,5 mm virs virsmas.
4. Metināšanas ātrums
Ja pārējie parametri ir fiksēti, iespiešanās dziļums samazinās, palielinoties metināšanas ātrumam, bet efektivitāte uzlabojas. Pārāk liels ātrums neatbilst iespiešanās prasībām; pārāk mazs ātrums izraisa pārkušanu, platas metinājuma šuves, HAZ pārkaršanu un palielinātu karstuma plaisāšanas tendenci.impulsa lāzera metināšana, ātrumu nosaka arī maksimālā impulsa frekvence un nepieciešamā punktu pārklāšanās — katram nākamajam impulsa punktam zināmā mērā jāpārklājas. Tādējādi noteiktai lāzera jaudai un materiāla biezumam pastāv optimāls ātruma diapazons, kurā pie noteikta ātruma tiek sasniegts maksimālais iespiešanās dziļums.
5. Aizsargājoša gāze
Lāzermetināšanas laikā izkausētā materiāla aizsardzībai bieži izmanto inertas gāzes. Lai gan dažiem materiāliem var nebūt nepieciešama aizsardzība pret virsmas oksidēšanos, lielākajai daļai pielietojumu tā ir nepieciešama. Tradicionāli alumīnija sakausējumu lāzermetināšanā oksidēšanās novēršanai izmanto Ar, N₂ un He. Teorētiski He ir vieglākais ar visaugstāko jonizācijas enerģiju, taču pie mazas jaudas un liela ātruma plazma ir vāja, samazinot atšķirības starp gāzēm. Pētījumi liecina, ka tādos pašos apstākļos N₂ eksotermisku reakciju dēļ ar Al vieglāk izraisa "atslēgas caurumu" veidošanos; iegūtajiem Al-NO trīskāršajiem savienojumiem ir augstāka lāzera absorbcija. Tomēr tīrs N₂ metinājumos veido trauslas Al-N fāzes un poras. Inertās gāzes, būdamas vieglas, izplūst, neradot poras, padarot jauktās gāzes efektīvākas. Nesen ir palielinājušies pētījumi par Al lāzermetināšanu, izmantojot Ar-O₂ un N₂-O₂ maisījumus.
6.Materiāla absorbcija
Lāzera enerģijas materiāla absorbcija ir atkarīga no tādām īpašībām kā absorbcijas spēja, atstarošanas spēja, siltumvadītspēja, kušanas temperatūra un iztvaikošanas temperatūra, un absorbcijas spēja ir vissvarīgākā. Faktori, kas ietekmē absorbciju, ir šādi:
Elektriskā pretestība: pulētām virsmām absorbcijas spēja ir proporcionāla pretestības kvadrātsaknei, kas mainās atkarībā no temperatūras.
Virsmas stāvoklis: būtiski ietekmē absorbcijas spēju un līdz ar to metināšanas rezultātus.
Lietošanas padomi un tabu rokas šķiedru lāzermetināšanai
1. Izvairieties no loka starojuma
Rokas šķiedru lāzera metināšanas iekārtasIzmantojiet 4. klases šķiedru lāzerus, kas izstaro (1080±3) nm starojumu ar izejas jaudu, kas pārsniedz 1000 W (atkarībā no modeļa). Tieša vai netieša iedarbība var sabojāt acis vai ādu. Lai gan stars ir neredzams, tas var izraisīt neatgriezeniskus bojājumus tīklenei vai radzenei. Lāzera darbības laikā vienmēr valkājiet sertificētas lāzera aizsargbrilles. Nekad neskatieties tieši uz izejas galviņu, kamēr lāzers ir ieslēgts, pat ar aizsargbrillēm.
2. Metināšanas parametru iestatīšana
Skārienekrānā iestatiet zemu lāzera jaudu (kā parādīts 8-2. attēlā). Novietojiet metināšanas galviņas vara sprauslu pret sagatavi un nospiediet degļa slēdzi, lai metināšanai izstarotu lāzeru. Tipiski parametri: lāzera frekvence 5000 Hz, galvanometra ātrums 300–600, gāzes aizkave >100 ms, 100 % darba cikls nepārtrauktai emisijai. Pielāgojiet metināšanas platumu, pamatojoties uz montāžas spraugām; jaudu var regulēt no 0 līdz 1000 W (0–100 % no maksimālās vērtības). Pēc parametru ievadīšanas noklikšķiniet uz “Labi” un saglabājiet, lai iestatījumi stātos spēkā.
4. Nepalieliniet metināšanas ātrumu pārāk daudz
Metinājuma šuves tiek veidotas, pārvietojot lāzera avotu (skatiet 8.-3. attēlu). Dziļums un platums ir atkarīgi no ātruma un jaudas, tipisks ātrums ir 1–3 m/min, radot gludas, bez zvīņas virsmas ar malu attiecību <1. Fiksētas strāvas un sprieguma gadījumā ātruma mainīšana tieši ietekmē siltuma padevi, mainot iespiešanos un platumu. Pārmērīgi liels ātrums izraisa nepietiekamu sildīšanu, kā rezultātā samazinās iespiešanās ātrums, veidojas mazs platums, apakšgriezumi, poras un nepilnīga iespiešanās.
Mehāniskā tīrīšana: Izmantojiet nerūsējošā tērauda birstes vai pneimatiskos riteņus, lai noņemtu oksīdus, līdz tiek sasniegta spilgti balta apdare. Metiniet nekavējoties pēc pulēšanas; atkārtoti pulējiet, ja metināšana aizkavējas >36 stundas.
Ķīmiskā tīrīšana: Noņemiet oksīdus, izmantojot ķīmiskas reakcijas (metodes atšķiras atkarībā no materiāla). 8-3. tabulā ir norādītas alumīnija sakausējumu ķīmiskās tīrīšanas metodes. Eļļu/putekļus noņemiet ar organiskajiem šķīdinātājiem (benzīnu, izopropilspirtu), mērcējot, noslaukot un žāvējot.
5.Samaziniet porainību
Ūdeņraža poras ir izplatītas alumīnija sakausējumu lāzermetināšanā. Lai to samazinātu, noņemiet virsmas mitrumu, eļļu un oksīdus. Izkausētās vannas atdzišanas laika pagarināšana (palielinot impulsa platumu) palīdz gāzēm izplūst, jo lāzermetināšanas ātrais termiskais cikls ierobežo gāzu izdalīšanos. Izvairieties no fokusa vai negatīvas defokusa pozīcijām, kur intensīvas izkausētās vannas reakcijas un sakausējuma iztvaikošana palielina porainību; izmantojiet mīkstāku enerģiju, pielāgojot defokusu, lai samazinātu iztvaikošanu.
6. Pievērsiet uzmanību degļa turēšanas pozai
Rokas lāzerdegļi (skatiet 8.-4. attēlu) ir smagāki nekā TIG degļi un tiem ir biezi kabeļi, kas izraisa operatora nogurumu. Ilgstošas metināšanas laikā turiet degli ar abām rokām, turiet uzgali saskarē ar sagatavi, vizuāli izlīdziniet metinājumu un vienmērīgi velciet degli pret sevi. Pielāgojiet pozu atkarībā no metināšanas pozīcijas, lai samazinātu nogurumu un savienojumu skaitu.
7. Novērst lāzera traumas
Nepareiza darbība var izraisīt negadījumus. Ievērojiet šos noteikumus:
Nekad neskatieties lāzera izejas galviņā darbības laikā.
Nelietotšķiedru lāzeriblāvā/tumšā vidē.
Nekad nevirziet lukturīti pret cilvēkiem, kad ierīce ir aktīva.
3 m attālumā no metināšanas zonas izmantojiet metāla barjeras.
Ierobežojiet piekļuvi metināšanas zonai tikai operatoriem.
Valkājiet aizsarglīdzekļus (sertificētas aizsargbrilles, maskas, cimdus). Nekad neskatieties uz izejas galviņu, kamēr lāzers ir ieslēgts, pat nelietojot aizsargbrilles.
Rīkojieties ar degli un kabeli uzmanīgi (minimālais lieces rādiuss >200 mm).
Deaktivizējiet lāzera emisijas taustiņu, kad to nelietojat.
Nodrošiniet sprauslas kvalitāti efektīvai gāzes aizsardzībai:
Gludas iekšējās sienas, koncentriskas attiecībā pret lāzeru.
Nekavējoties nomainiet deformētās sprauslas, lai nodrošinātu vienmērīgu degļa kustību.
Sprauslas atveres izmērs (sk. 8.-6. attēlu) ietekmē metināšanas kvalitāti: lielākas atveres palielina gāzes plūsmu, paātrinot sacietēšanu un palielinot porainības/plaisu risku.
8. Izvairieties no lieliem ātrumiem plaisām jutīgiem sakausējumiem
Rokas lāzermetināšanaizmanto autogēnus, bezvada, oscilējošus galvanometra degļus. Liels ātrums samazina iespiešanos, sašaurina metinājuma šuves, izraisa apakšgriezienus un traucē aizsarggāzes pārklājumu, pasliktinot aizsardzību. Plaisu jutīgiem sakausējumiem izmantojiet mazāku ātrumu.
9. Nodrošiniet savienojuma kvalitāti
Temperatūras atšķirības un metināšana bez stieples var izraisīt caurdegšanu, krāterus vai krāteru plaisas. Metiniet nepārtraukti, lai samazinātu apstāšanās; ja apstāšanās ir neizbēgama (piemēram, pozīcijas maiņa, segmentēta metināšana), pirms apstāšanās nedaudz samaziniet metienu (10 mm), lai novērstu krāteru veidošanos. Lai nodrošinātu pārklāšanos un kvalitāti, atsāciet metināšanu 20 mm aiz iepriekšējā krātera.
10. Ievērojiet pareizu degļa kustību
Velciet degli pret sevi (no tālienes uz tuvumu) bez sānu svārstībām. Saglabājiet vienmērīgu ātrumu, vienlaikus uzraugot vienmērīgu metinājuma veidošanos. Vertikālai metināšanai izmantojiet kustību uz leju (nevis uz augšu), lai veicinātu ātru sacietēšanu un nodrošinātu vienmērīgu kustību.
11. Izvairieties no apakšgriezumiem, maziem noapaļojumiem un sabrukšanas pārlaiduma metinājumos
Pārlaidumu metināšanai noregulējiet lāzera krišanas leņķi tā, lai galvanometrs pārklātu 2/3 no vertikālās plāksnes (skatiet 8.-7. attēlu). Tas siltuma vadīšanas ceļā izkausē vertikālo plāksni (kā pildvielu) un 1/3 no pamatplāksnes, pēc atdzesēšanas veidojot pietiekami lielu metinājuma šuvi. Sliktas kvalitātes pārlaidumu metināšana vājina savienojuma izturību, samazina plaisu izturību vai izraisa konstrukcijas bojājumus — izvairieties no apakšgriezuma.
12.Samaziniet atstarojamību alumīnija sakausējuma metināšanā
Alumīnijs atstaro 60–98 % lāzera enerģijas. Atstarošanās spēja strauji samazinās kušanas temperatūrā un stabilizējas, kad ir izkusis. Absorbcijas spēja samazinās, palielinoties krišanas leņķim; maksimālā absorbcija notiek pie normāla krišanas leņķa (pielāgojiet objektīva aizsardzībai). Samaziniet atstarošanos, noņemot oksīdus ar mehāniskas/ķīmiskas tīrīšanas palīdzību.
13. Pareiza aizsarggāzes lietošana
Aizsarggāze ietekmē metinājuma veidošanos, iespiešanos un platumu. Lielākā daļa gāzu uzlabo kvalitāti, taču tām var būt trūkumi:
Ar: Zema jonizācijas enerģija, augsta plazmas veidošanās (samazinot lāzera efektivitāti), bet inerts, lēts un blīvs — efektīvi pārklāj izkausēto ogļu baseinu (ideāli piemērots vispārējai lietošanai).
N₂: Mērena jonizācijas enerģija (samazina plazmu labāk nekā Ar), bet reaģē ar alumīniju/oglekļa tēraudu, veidojot trauslus nitrīdus, samazinot izturību (nav ieteicams šiem materiāliem). Piemērots nerūsējošajam tēraudam, kur nitrīdi palielina izturību.
14. Aizsargājošās gāzes plūsmas ātrums
Gāze tiek izvadīta caur sprauslu ar noteiktu spiedienu. Sprauslas hidrodinamiskā konstrukcija un izejas diametrs ir ļoti svarīgi: pietiekami lieli, lai nosegtu metinājumu, bet ierobežoti, lai novērstu turbulentu plūsmu (kas iesūc gaisu un rada porainību). Rokas lāzermetināšanai tipiskais plūsmas ātrums ir 7 l/min. Pārmērīga plūsma iemaisa piesārņotājus izkausētajā vannā, apdraudot gāzes tīrību — izvēlieties pareizo plūsmas ātrumu.
15. Lāzera fokusa pozīcija
Fokusa pozīcija: Mazākais punkts, visaugstākā enerģija — izmantojiet priekšpunktmetināšanavai ar zemu enerģiju, minimālām plankuma izmēra prasībām (skatiet 8.-8. attēlu).
Negatīvs defokuss: lielāks punkts (palielinās līdz ar attālumu no fokusa) — piemērots dziļai iespiešanās nepārtrauktai metināšanai un dziļai punktu metināšanai.
Pozitīva defokusēšana: lielāks punkts (palielinās līdz ar attālumu no fokusa) — piemērots virsmas blīvēšanai vai nepārtrauktai metināšanai ar mazu iespiešanās pakāpi.
Pilnīgas iespiešanās metināšanas kontrole: neliela krāsas maiņa aizmugurē norāda uz labu kvalitāti; acīmredzamas pēdas/iespiešanās nepārtrauktas metināšanas laikā izraisa šļakatas vai dziļas rievas. Pielāgojiet fokusu, enerģiju un viļņu formu, pamatojoties uz paraugiem. Plānākiem materiāliem izmantojiet mazākus punktus, lai izvairītos no caurdegšanas.
Publicēšanas laiks: 2025. gada 21. augusts
