Laserlassen

Bij de laserlasmethode wordt een geconcentreerde lichtstraal met een hoge energiedichtheid (straaldiameter 0,1 ... 2 mm) gebruikt om onderdelen te verbinden. Afhankelijk van het type lichtstraal kan laserlassen gepulseerd en continu zijn. Puntverbindingen worden gepulseerd gelast, voor doorlopende naden wordt gepulst-periodieke of continue bestraling gebruikt. Pulslassen wordt ook gebruikt wanneer het nodig is om minimale vervormingen door temperatuurverwarming en hoge nauwkeurigheid continu te garanderen - voor lassen met hoge snelheid in serie- of massaproductie.

Laserlassen wordt gebruikt om verschillende materialen te verbinden: staal, titanium, aluminium, vuurvaste metalen, koper, metaallegeringen, edele metalen, bimetalen, met een dikte van tientallen tot enkele millimeters. Het laserlassen van reflecterende metalen zoals aluminium en koper is echter wat lastig. Laserlassen van metalen wordt getoond in Fig. 2.

Het lassen van actieve metalen wordt uitgevoerd met behulp van beschermgas in de vorm van een straal die wordt gericht op het gebied van blootstelling aan de lichtstraal.

Foto 1 — Lassen met vastestoflaser: 1 — actief medium (robijn, granaat, neodymium), 2 — pomplamp, 3 — ondoorzichtige spiegel, 4 — doorschijnende spiegel, 5 — optische vezel, 6 — optisch systeem, 7 — detail, 8 - laserstraal op het focuspunt, 9, 10 - laserstraalsplitsers.

Foto 2 — Lasbaarheid van materialen

Afhankelijk van de penetratiediepte zijn er drie soorten laserlassen:

1) microlassen (minder dan 100 micron),

2) mini-lassen (0,1 ... 1 mm),

3) macrolassen (meer dan 1 mm).

Aangezien de penetratiediepte meestal niet groter is dan 4 mm, wordt laserlassen veel gebruikt, voornamelijk bij de fabricage van precisiegereedschap, bij de vervaardiging van elektronische apparaten, horloges, in de vliegtuigbouw, in de auto-industrie, bij het lassen van pijpen, en wordt het ook veel gebruikt in de juwelenindustrie.

Zorg voor stomplassen en overlappingen voor een tussenruimte van 0,1 ... 0,2 mm. Bij grote hiaten kunnen burn-out en gebrek aan synthese optreden.

De belangrijkste parameters van de laserlasmodus zijn:

1) pulsduur en energie,

2) pulsfrequentie,

3) de diameter van de lichtstraal,

4) de afstand van het kleinste deel van de gefocusseerde straal tot het oppervlak,

5) lassnelheid. Het bereikt 5 mm / s. Om de snelheid te verhogen, wordt de pulsfrequentie verhoogd of wordt de continue modus gebruikt.

De industrie gebruikt 2 soorten lasers voor laserlassen:

1) vaste stof - robijn-, neodymium- en YAG-lasers (gebaseerd op yttrium-aluminium-granaat);

2) gas-CO2-lasers.

Onlangs zijn er ook laserlasmachines verschenen, waarvan het actieve element een optische vezel van kwarts is.Dergelijke lasers maken het lassen van "problematische" materialen mogelijk - koper en messing met hoge reflectiviteit, titanium.

De mogelijkheden van verschillende laserlasmachines zijn weergegeven in Tabellen 1 en 2.

Voorbeelden van CO2-gaslaserlasmodi worden weergegeven in Tabel 3.

Tabel 1 — Plaatdikte en laslaservermogen

Tabel 2 — Toepasbaarheid van lasers

Tabel 3 — Wijzen van laserstomplassen met een gaslaser

De diameter van de laserstraal is meestal 0,3 mm. Stompe lassen die zijn gelast met een balk kleiner dan 0,3 mm kunnen een gebrek aan hechting en een gebrek aan penetratie vertonen. Lassen met lasers tot 10 kW gebeurt meestal zonder vulmiddel.

Vanwege het kleine gebied dat door hitte wordt beïnvloed tijdens het laserlassen, koelt de las zeer snel af. Dit kan zowel negatieve als positieve gevolgen hebben voor de kwaliteit van de lasverbinding. Veel metalen geven de beste fysieke en mechanische eigenschappen met snelle afkoeling van de gewrichten. Bij het lassen van RVS kan dit echter leiden tot lasbreuk. Het verhogen van de pulsbreedte tot 10 ms en voorverwarmen helpt dit fenomeen te elimineren.

Met de juiste keuze van lasmaterialen en -modi produceert laserlassen naden van de hoogste kwaliteit.

Lasersystemen zijn onder te verdelen in 3 categorieën:

1) Behuizingsapparaten. In dergelijke apparaten worden de werkstukken in een speciale gesloten ruimte geplaatst met een beschermende neutrale atmosfeer en een laserstraal. Met een speciaal optisch systeem kan de lasser het lasproces controleren en bewaken.

2) Apparaten bedoeld voor lassen buitenshuis.De laserstraal heeft meerdere vrijheidsgraden en produceert geprogrammeerde bewegingen. De laszone wordt beschermd door een gasstroom.

3) Apparaten bedoeld voor handmatig laserlassen. Lasertoortsen lijken sterk op TIG-lastoortsen. De laserstraal wordt via een optische vezel naar de zaklamp geleid. Tijdens het lassen houdt de lasser de lasertoorts in de ene hand en het toevoegmateriaal in de andere hand.

Tabel 4 — Vergelijking van verschillende soorten laserlassen

Voordelen van laserlassen zijn onder andere:

1) een klein gebied met thermisch effect van de laserstraal op het materiaal en als gevolg daarvan onbeduidende thermische vervormingen;

2) de mogelijkheid om te lassen op moeilijk bereikbare plaatsen, in een omgeving die transparant is voor laserstraling (glas, vloeistoffen, gassen);

3) lassen van magnetische materialen;

4) kleine diameter van de lichtstraal, mogelijkheid tot microlassen, smalle lasnaad met goede esthetische eigenschappen;

5) de mogelijkheid om het proces te automatiseren;

6) flexibele manipulatie van de lichtstraal door optische transmissie;

7) de veelzijdigheid van laserapparatuur (de mogelijkheid van gebruik voor laserlassen en snijden, markeren en boren);

8) de mogelijkheid om verschillende materialen te lassen.

Nadelen van laserlassen:

1. Hoge kosten en complexiteit van laserapparatuur.

2. Hoge eisen aan voorbereiding, reiniging van lasranden.

3. Onmogelijkheid om dikwandige delen te lassen, onvoldoende vermogen.Het vergroten van het vermogen van laslasers wordt beperkt door het feit dat met een sterker effect van de laserstraal op het metaal, deze actief wordt verstrooid in de laszone, wat het optische systeem van het apparaat beschadigt en de laser binnen enkele uren deactiveert .