جوشکاری رسوب لیزری چگونه کار می کند؟

جوشکاری رسوب لیزری فرآیند پیچیده ای است که قبل از روشن کردن لیزر نیاز به آماده سازی زیادی دارد.

در اینجا برخی از مراحل کلیدی درگیر در این فرآیند آورده شده است.
مرحله 1 - آماده سازی سطح
بیلت ها و شمش های فلزی دارای پوشش های سطحی محافظ هستند. این پوشش ها معمولاً روغن هایی هستند که برای جلوگیری از زنگ زدگی، آبکاری فلزات یا اکسیدها (در مورد آلومینیوم) استفاده می شوند.
شما باید ترکیبات و ناخالصی های ناخواسته را از فلز جدا کنید و سطح را زبر کنید - سطح زبرتر باعث چسبندگی بهتر فلز در حین جوشکاری می شود. برجستگی ها و حفره های ریز روی سطح، نقاط لنگر بسیار خوبی را برای چسبیدن فلز پرکننده مذاب ایجاد می کند.
مرحله 2 - تحویل فلز پرکننده
فلز پرکننده، معمولا یک پودر فلز ریز، از یک نازل هوا با یک گاز بی اثر (نیتروژن یا آرگون) جریان می یابد. گازهای بی اثر از اکسید شدن جلوگیری می کنند، ناخالصی های سطحی ناخواسته را از بین می برند و جوش ها را تمیز و بدون سرباره نگه می دارند.

ساخت پودرهای فلزی خوب و یکدست فرآیند گرانی است. ایجاد پودر فلز معمولاً به تلاش بیشتری نسبت به خود جوشکاری لیزری نیاز دارد.
بنابراین، بسیاری از دستگاه های رسوب لیزری به جای آن از سیم های فلزی نازک استفاده می کنند. سیم را می توان به صورت دستی یا خودکار از طریق یک موتور و سیستم غلتکی در نزدیکی سر لیزر تغذیه کرد.
لازم به ذکر است که هنگام جوشکاری، فلز پرکننده می تواند مانند قطعه کار باشد، در حالی که پوشش سطح می تواند متفاوت باشد.
مرحله 3 - گرمایش با لیزر موضعی
یک سیستم CNC دقیق یک پرتو لیزر پرقدرت را به محل مورد نظر هدایت می کند. لیزر سطح قطعه کار و فلز پرکننده ورودی را در کمتر از یک ثانیه ذوب می کند.
پرتو لیزر مقدار ثابتی انرژی را به قطعه کار وارد می کند و منطقه رسوب انرژی توسط وات منبع لیزر و قطر نقطه کنترل می شود. قطر نقطه لیزر اندازه نقطه تماس بین لیزر و قطعه کار است.
اندازه لکه بزرگتر به این معنی است که انرژی بیشتر پخش می شود و مدت زمان بیشتری طول می کشد تا سطح ذوب شود. قطر لکه کوچکتر به این معنی است که تمام انرژی لیزر روی یک نقطه کوچک متمرکز می شود و زمان ذوب را کاهش می دهد.

اندازه نقطه کوچکتر به معنای دقت بیشتر و زمان جوشکاری سریعتر است. همچنین تغییر شکل مواد را به حداقل می رساند زیرا گرما در یک نقطه متمرکز می شود و حرارت اضافی به محیط اطراف تابش نمی شود.
مرحله 4 - لایه بندی و چند پاس
رسوب فلز لیزری (LMD) به جوشکاری محدود نمی شود، همچنین اغلب برای ایجاد قطعات از ابتدا استفاده می شود. پس از عبور اولیه لیزر، سر لیزر از یک دور دیگر عبور کرده و لایه جدیدی از مواد را در بالای لایه اول قرار می دهد. این روند را تا رسیدن به ارتفاع مورد نظر تکرار کنید.
برای ساخت افزودنی، لایه ها تا زمانی که قسمت کامل ساخته شود ادامه می یابد. در مقابل، جوشکاری فقط به یک یا دو لایه نیاز دارد.
ضخامت لایه و تعداد لایه ها به کنترل میزان رسوب فلز کمک می کند.
مرحله 5 - خنک سازی و انجماد
از آنجایی که گرما موضعی است، ناحیه جوش داده شده نیز تقریباً بلافاصله پس از خروج لیزر از نقطه نسبتاً سریع سرد می شود.
فرآیند LMD شامل رسوب انرژی به طور مستقیم در یک نقطه کوچک روی قطعه کار است. نقاط تماس کوچکتر به معنای استفاده موثرتر از انرژی است، بنابراین لیزر می تواند سریعتر حرکت کند.
لیزر سریعتر به معنای کل انرژی و گرمای کمتری است که به قطعه کار سپرده می شود. ته نشین شدن گرمای کمتر به معنای خنک شدن سریعتر است. خنک شدن سریع اثر جانبی اضافی ریزساختار بهتر را به همراه دارد.
7 مزیت جوشکاری رسوب لیزری
رسوب لیزری فلزات (LMD) انباشت چندین سال تحقیق در مورد فناوری ساخت افزودنی است. هر جنبه ای از رسوب فلز لیزر با یک هدف در ذهن طراحی شده است - بهبود فرآیندهای سنتی.
در اینجا برخی از بزرگترین مزایای جوشکاری رسوب لیزری برای فرآیندهای تولید مدرن آورده شده است.
1. زمان جوشکاری سریعتر
لیزر پرقدرت قطعه کار را به سرعت ذوب می کند و کنترلر CNC به سرعت سر لیزر را از نقطه ای به نقطه دیگر حرکت می دهد و در نتیجه زمان جوشکاری فوق العاده سریعی دارد.
تغذیه خودکار میز جوشکاری مداوم را بدون هیچ گونه توقفی در طول فرآیند امکان پذیر می کند. جوشکاری کنترل شده توسط کامپیوتر نیز خطاها را به حداقل می رساند و باعث صرفه جویی در زمان بیشتری در کف تولید می شود.
مدیریت و بهینه سازی پارامترهای مختلف رسوب فلز لیزر فرآیند، راندمان جوش را بهبود می بخشد و زمان تولید را کاهش می دهد.
2. دقت و کنترل بیشتر
تقریباً همه دستگاه‌های رسوب‌دهی فلز لیزری، به‌جز چند مدل دستی، خودکار و با رایانه کنترل می‌شوند. دقت و کنترل بالا جوش های پیچیده تر را با سرعت های سریع تر امکان پذیر می کند.
تعداد کمی از جوشکاران باتجربه می توانند با دقت و دقت دستگاه های جوش لیزری خودکار برابری کنند.
3. جوش با کیفیت بالاتر
ذرات پودر ریز مواد پرکننده شکاف ها را به طور موثرتری پر می کنند و در نتیجه جوش قوی تری ایجاد می شود. از آنجایی که همه چیز از قبل توسط کامپیوتر اندازه گیری و کنترل می شود، مقدار فلز رسوب شده دقیقاً همان چیزی است که مورد نیاز است، به این معنی که حوضچه مذاب در طول فرآیند ثابت می ماند.
علاوه بر این، از جت‌های داخلی برای جلوگیری از تشکیل سرباره و اکسیداسیون فلز و دمیدن قطعات کوچک فلز تبخیر شده استفاده می‌شود.
4. صفر اعوجاج منبع حرارت
فرآیندهای جوشکاری سنتی مقادیر زیادی گرمای ناخواسته را به مواد پایه وارد می کنند. مقدار کمی از گرما به محل اتصال لحیم کاری منتقل می شود و باقیمانده به محیط اطراف نفوذ می کند و باعث تغییر شکل فلز می شود.
رسوب لیزری فلزات فرآیندی بسیار دقیق است که در آن پرتو لیزر تنها بخش کوچکی از قطعه کار را ذوب می کند و نه چیزی بیشتر. این فرآیند به قدری کارآمد است که اغلب برای جوش های تمام سطح استفاده می شود زیرا نیازی به نگرانی در مورد اعوجاج مواد نیست.
جوشکاری سطحی فرآیند پوشش دادن یک ماده با ماده (یا مواد) دیگر برای بهبود سطح و مقاومت در برابر سایش است.
5. سازگاری مواد گسترده تر
با حرکت به سمت مواد با کیفیت بالاتر و کمیاب تر، جوشکاری دشوارتر می شود. فرآیند سنتی برای مواد معمولی مانند آهن، مس، فولاد ضد زنگ و حتی آلیاژهای آلومینیوم مناسب است. اما موارد خاصی برای مقابله با فلزات سخت مانند تنگستن، فلزات فرار مانند منیزیم و فلزات نرم مانند طلا وجود دارد.
رسوب لیزری فلز از طیف گسترده ای از فلزات، آلیاژها و حتی برخی از سرامیک ها پشتیبانی می کند. با استفاده از LMD می توانید مواد زیر را جوش دهید.
آلیاژ نیکل
کاربید تنگستن
آلیاژ منیزیم
چدن
آلیاژ آلومینیوم
آلیاژ بر پایه کبالت
آلیاژ تیتانیوم
مس
فولاد
و غیره
6. کاهش ضایعات مواد
جوشکاری لیزر ضایعات مواد را به حداقل می رساند. پودر فلز با نرخ تغذیه کنترل شده به قطعه کار وارد می شود تا از رسوب بیش از حد یا زیر آن جلوگیری شود. برخلاف جوشکاری سنتی که از یک میله پرکننده استفاده می کند، در جوشکاری رسوب لیزری از ذرات سیم و پودر پیوسته استفاده می شود.
فقط از مقدار لازم پرکننده استفاده کنید و بقیه را برای جوش بعدی رزرو کنید.
7. کار پس از پردازش را کاهش دهید
از آنجایی که رسوب لیزری فلزات جوش های تمیزتری را تولید می کند، اغلب، حتی نیازی به انجام هیچ گونه پس پردازشی ندارید. نیازی به برس سیمی قطعه کار، خرد کردن گودال های اضافی یا صاف کردن تغییر شکل ها در حین جوشکاری نیست.
کاهش پس پردازش می تواند زمان زیادی را در کف تولید صرفه جویی کند و بهره وری را به میزان قابل توجهی افزایش دهد.