Заваряването с лазерно отлагане е сложен процес, който изисква много подготовка, преди да включите лазера.
Ето някои от ключовите стъпки, включени в процеса.
Стъпка 1 – Подготовка на повърхността
Металните заготовки и слитъци имат защитни повърхностни покрития. Тези покрития обикновено са масла, използвани за предотвратяване на ръжда, метални покрития или оксиди (в случай на алуминий).
Трябва да премахнете нежеланите съединения и примеси от метала и да нагрубите повърхността - по-грубата повърхност води до по-добра адхезия на метала по време на заваряване. Малките неравности и кухини на повърхността осигуряват отлични точки за закрепване, към които да се придържа разтопеният добавъчен метал.
Стъпка 2 – Доставка на пълнежен метал
Допълнителният метал, обикновено фин метален прах, изтича от въздушна дюза с инертен газ (азот или аргон). Инертните газове предотвратяват окисляването, издухват нежеланите повърхностни примеси и поддържат заваръчните шевове чисти и без шлака.
Приготвянето на фини и плътни метални прахове е скъп процес. Създаването на метален прах обикновено изисква повече усилия, отколкото самото заваряване с лазерно отлагане.
Поради това много машини за лазерно отлагане използват вместо това тънки метални жици. Телта може да се подава ръчно или автоматично чрез двигател и ролкова система близо до лазерната глава.
Трябва да се отбележи, че при заваряване добавъчният метал може да бъде същият като детайла, докато повърхностното покритие може да бъде различно.
Стъпка 3 – Локално лазерно нагряване
Прецизна CNC система насочва високомощен лазерен лъч към желаното място. Лазерът разтопява повърхността на детайла и входящия добавъчен метал за по-малко от секунда.
Лазерният лъч въвежда фиксирано количество енергия в детайла, а зоната на отлагане на енергия се контролира от мощността на лазерния източник и диаметъра на петното. Диаметърът на лазерното петно е размерът на контактната точка между лазера и детайла.
По-големият размер на петното означава, че енергията е по-разпространена и колкото по-дълго е необходимо, за да се разтопи повърхността. По-малкият диаметър на петното означава, че цялата лазерна енергия е концентрирана върху малко петно, което намалява времето за топене.
По-малък размер на точката означава по-голяма точност и по-бързо време за заваряване. Освен това минимизира деформацията на материала, тъй като топлината се концентрира в една точка и не се излъчва излишна топлина към околната среда.
Стъпка 4 – Наслояване и множество пасове
Лазерното отлагане на метал (LMD) не се ограничава до заваряване, то често се използва и за създаване на компоненти от нулата. След първоначалното преминаване на лазера, лазерната глава преминава през още един кръг и отлага нов слой материал върху първия слой. Повторете този процес, докато достигнете желаната височина.
За адитивното производство слоевете продължават, докато бъде изградена цялата част. Обратно, заваряването изисква само един или два слоя.
Дебелината на слоя и броят на слоевете помагат да се контролира количеството отложен метал.
Стъпка 5 – Охлаждане и втвърдяване
Тъй като топлината е локализирана, заварената зона също се охлажда относително бързо, почти веднага след като лазерът напусне петното.
Процесът LMD включва отлагане на енергия директно в малко място върху детайла. По-малките контактни точки означават, че енергията се използва по-ефективно, така че лазерът може да се движи по-бързо.
По-бързият лазер означава по-малко обща енергия и топлина, отложени в детайла. По-малко отделена топлина означава по-бързо охлаждане. Бързото охлаждане носи допълнителен страничен ефект на по-добра микроструктура.
7 предимства на заваряването с лазерно отлагане
Лазерното отлагане на метали (LMD) е натрупване на много години изследвания върху технологиите за адитивно производство. Всеки аспект на лазерното отлагане на метал е проектиран с една цел - подобряването на традиционните процеси.
Ето някои от най-големите предимства, които лазерното заваряване носи на съвременните производствени процеси.
1. По-бързо време за заваряване
Високомощният лазер стопява детайла бързо, а CNC контролерът бързо премества лазерната глава от една точка в друга, което води до невероятно бързо време за заваряване.
Автоматичното подаване на маса позволява непрекъснато заваряване без никакви спирания по време на процеса. Компютърно контролираното заваряване също минимизира грешките, спестявайки повече време на производствения етаж.
Управлението и оптимизирането на различни параметри на процеса на лазерно отлагане на метал подобрява ефективността на заваряване и намалява времето за производство.
2. По-голяма прецизност и контрол
Почти всяка машина за лазерно отлагане на метал е автоматизирана и се управлява от компютър, с изключение на няколко ръчни модела. Високата прецизност и контрол позволяват по-сложни заварки при по-високи скорости.
Малко опитни заварчици могат да достигнат точността и прецизността на автоматичните машини за лазерно заваряване.
3. По-високо качество на заварките
Фините прахообразни частици на пълнителния материал запълват празнините по-ефективно, което води до по-здрава заварка. Тъй като всичко е предварително измерено и контролирано от компютър, количеството отложен метал е точно това, което е необходимо, което означава, че разтопеният басейн остава постоянен през целия процес.
Освен това се използват вътрешни струи за предотвратяване на образуването на шлака и окисляването на метала и за издухване на малки фрагменти от изпарен метал.
4. Нулево изкривяване на източника на топлина
Традиционните процеси на заваряване въвеждат големи количества нежелана топлина в основния материал. Малко количество топлина се прехвърля към спойката, а останалата част се просмуква в заобикалящата среда, което води до деформиране (изкривяване) на метала.
Лазерното отлагане на метал е изключително прецизен процес, при който лазерният лъч разтопява само малка част от детайла и нищо повече. Процесът е толкова ефективен, че често се използва за заварки по цялата повърхност, тъй като няма нужда да се тревожите за изкривяване на материала.
Повърхностното заваряване е процес на покриване на един материал с друг материал (или материали), за да се подобри повърхностното покритие и устойчивостта на износване.
5. По-широка съвместимост на материалите
Заваряването става по-трудно, когато преминете към по-висококачествени и по-редки материали. Традиционният процес е подходящ за обикновени материали като желязо, мед, неръждаема стомана и дори алуминиеви сплави. Но има специални случаи, с които трябва да се справите, включващи твърди метали като волфрам, летливи метали като магнезий и меки метали като злато.
Лазерното отлагане на метал поддържа голямо разнообразие от метали, сплави и дори някои керамики. С LMD можете да заварявате следните материали.
Никелова сплав
Волфрамов карбид
магнезиева сплав
чугун
Алуминиева сплав
Сплав на основата на кобалт
Титаниева сплав
мед
Стомана
и т.н.
6. Намаляване на материалните отпадъци
Лазерното заваряване минимизира материалните отпадъци. Металният прах се подава в детайла с контролирана скорост на подаване, за да се избегне свръх/недостатъчно отлагане. За разлика от традиционното заваряване, което използва пълнежен прът, заваряването с лазерно отлагане използва непрекъсната тел и прахови частици.
Използвайте само необходимото количество пълнител и запазете останалото за следващата заварка.
7. Намалете работата по последваща обработка
Тъй като лазерното отлагане на метал води до по-чисти заварки, често дори не е необходимо да извършвате последваща обработка. Няма нужда да почиствате детайла с телена четка, да шлифовате излишните локви или да изправяте деформации по време на заваряване.
Намаляването на последващата обработка може да спести много време на производствения етаж и значително да увеличи производителността.