Настройка лазерной сварки: что означают параметры и как их настроить

Лазерная сварка широко используется в различных отраслях промышленности, таких как производство, автомобилестроение и авиакосмическая промышленность. Он обеспечивает точность и эффективность, с которыми не могут сравниться многие традиционные методы сварки. Тем не менее, достижение наилучшего качества сварки во многом зависит от настройки лазерной сварки и настройки правильных параметров лазерной сварки. Эти параметры контролируют все: от мощности лазера до скорости процесса сварки. В этой статье мы рассмотрим ключевые параметры лазерной сварки. Мы не только объясним, что они означают, но также обсудим, как настроить их для различных сварочных задач.

1. Основы лазерной сварки

1.1 Как работает лазерная сварка

• Определение лазерной сварки: Лазерная сварка — это процесс, в котором используется высокоэнергетический лазерный луч для плавления и сплавления металлических материалов с образованием точных и прочных сварных соединений. Лазерный луч очень сфокусирован и производит интенсивное тепло в очень локализованной области. Это интенсивное тепло плавит материал в месте соединения, а по мере движения лазера вдоль линии соединения расплавленный металл затвердевает. После затвердевания образует сплошной прочный сварной шов. Лазерная сварка подходит для соединения сложных и деликатных деталей с высокой точностью.

• 3. Применение Лазерная сварка: Лазерная сварка используется во многих отраслях промышленности. Он идеально подходит для сварки различных металлов, включая нержавеющую сталь, алюминий, титан и даже разнородные металлы. Этот процесс особенно полезен в тех случаях, когда требуется высокая прочность и минимальная термическая деформация. Общие приложения включают в себя:

• Автомобильная промышленность: используется для сварки кузовов автомобилей, компонентов двигателя и других деталей конструкции, требующих прочного и точного соединения.

• Аэрокосмическая промышленность: используется для изготовления конструкций самолетов и компонентов двигателей. Этот метод сварки позволяет снизить вес и повысить прочность.

• Производство электроники: используется для сварки прецизионных компонентов электронных устройств. Точность и минимальное тепловложение имеют решающее значение.

1.2 Роль параметров сварки

• Необходимость точного контроля. При лазерной сварке результаты сварки сильно зависят от точного контроля различных параметров. Например, мощность лазера, скорость сварки, положение фокуса. Каждый параметр играет определенную роль в определении качества сварного шва, глубины провара и внешнего вида. Например, если мощность лазера слишком высока, это может привести к чрезмерному плавлению или прожогу. В то время как слишком низкая мощность может привести к неполному сплавлению. Точно так же необходимо тщательно регулировать скорость сварки, чтобы сбалансировать подвод тепла и обеспечить прочный сварной шов без деформаций и дефектов.

• Экран управления современным лазерным сварочным аппаратом. Современные лазерные сварочные аппараты оснащены удобными экранами управления. Эти экраны отображают данные в реальном времени и предоставляют возможности для точной настройки процесса сварки. Операторы могут регулировать такие параметры, как мощность лазера, частота импульсов, рабочий цикл и т. д., непосредственно с экрана управления. Эта функция позволяет в режиме реального времени корректировать параметры сварки в зависимости от конкретных материалов и условий сварки, чтобы обеспечить наилучшие результаты.

2. Понимание и настройка основных параметров лазерной сварки.

В этом разделе мы рассмотрим параметры основной лазерной сварки, которые необходимы для получения высококачественных сварных швов. Эти параметры можно регулировать через экран управления современных лазерных сварочных аппаратов. Понимая, что делает каждый параметр и как его правильно настроить, вы сможете оптимизировать процесс сварки для различных материалов и применений.

2.1 Мощность лазерной сварки

Мощность лазера является одним из наиболее важных параметров лазерной сварки. Это относится к количеству энергии, которую лазер передает материалу, обычно измеряется в ваттах (Вт).

• Как это влияет на сварку: Мощность лазера определяет глубину проникновения и размер сварочной ванны. Более высокие уровни мощности увеличивают количество энергии, передаваемой материалу, что позволяет выполнять более глубокие сварные швы. Это крайне важно при сварке более толстых материалов, для которых необходимы прочные и глубокие соединения. И наоборот, более низкие настройки мощности идеально подходят для более тонких материалов, где чрезмерная мощность может привести к прожогу или деформации.

• Как настроить: На экране управления вы можете регулировать мощность лазера в зависимости от толщины и типа материала. Например, для алюминия, который имеет высокую теплопроводность, могут потребоваться более высокие настройки мощности по сравнению со сталью. Начните с умеренной мощности и постепенно увеличивайте или уменьшайте ее, контролируя качество сварки. Убедитесь, что мощности достаточно для создания прочного сварного шва без повреждения материала.

2.2 Скорость лазерной сварки

Скорость сварки — это скорость, с которой лазер перемещается по материалу во время процесса сварки. Обычно он измеряется в миллиметрах в секунду (мм/с).

• Как это влияет на сварку: Скорость сварки напрямую влияет на подвод тепла к материалу. Более высокая скорость сварки уменьшает количество тепла, поглощаемого материалом, в результате чего сварной шов становится более узким и неглубоким. Это полезно при сварке тонких материалов или когда необходимо свести к минимуму тепловые деформации. Более низкая скорость позволяет большему количеству тепла проникнуть в материал, что приводит к более глубоким сварным швам. Но если скорость слишком низкая, это может привести к чрезмерному перегреву, что приведет к короблению или другим дефектам.

• Как регулировать: Отрегулируйте скорость сварки с помощью экрана управления. Оптимальная скорость зависит от материала и толщины. Например, при сварке тонких листов нержавеющей стали более высокая скорость может предотвратить чрезмерное тепловложение и сохранить чистый сварной шов. Для более толстых материалов обычно необходима более низкая скорость, чтобы обеспечить полное проникновение. Для достижения желаемого качества сварки важно сбалансировать настройки скорости и мощности.

2.3 Положение фокуса лазерной сварки

Положение фокуса относится к расстоянию между фокусом лазера и поверхностью материала. Правильная фокусировка важна для обеспечения эффективного воздействия лазерной энергии на материал.

• Как это влияет на сварку: Положение фокуса влияет на плотность энергии в месте сварки. Если фокус расположен слишком высоко или слишком низко относительно поверхности материала, это может привести к слабым сварным швам или чрезмерному разбрызгиванию. Правильно настроенное положение фокуса гарантирует, что энергия лазера концентрируется на нужной глубине в материале, что приводит к прочным и точным сварным швам.

• Как настроить: На экране управления вы можете отрегулировать положение фокуса, изменив высоту оси Z или отрегулировав настройки оптического фокуса. При поверхностной сварке фокус обычно должен находиться на поверхности материала или немного выше нее. Для более глубоких сварных швов может потребоваться установка фокуса немного ниже поверхности, чтобы гарантировать эффективное проникновение лазерной энергии. Используйте инструменты изменения фокуса машины для точной настройки положения фокуса, пока не достигнете желаемого качества сварки.

2.4 Частота импульса лазерной сварки

Частота импульсов означает количество лазерных импульсов, излучаемых в секунду в системе импульсной лазерной сварки, обычно измеряется в герцах (Гц).

• Как это влияет на сварку: Частота импульсов определяет, как часто материал нагревается и охлаждается во время процесса сварки. Более высокая частота импульсов приводит к более частому нагреву, что может привести к более гладким сварным швам и лучшему контролю погонной энергии. Более низкие частоты импульсов позволяют каждому импульсу передавать больше энергии, что делает их пригодными для сварки более толстых материалов или достижения более глубокого проплавления.

• Как настроить: Отрегулируйте частоту импульсов на экране управления в соответствии с материалом и желаемыми характеристиками сварки. Для точных задач или тонких материалов могут подойти более высокие частоты (например, 1000 Гц или более). Для более толстых материалов более низкие частоты (например, 50–200 Гц) обеспечивают большее проникновение с каждым импульсом. Поэкспериментируйте с различными частотами, наблюдая за сварным швом, чтобы найти оптимальную настройку.

2.5 Рабочий цикл сварщика

Рабочий цикл — это отношение активного времени лазера к общему времени его цикла, выраженное в процентах. Он определяет, как долго лазер остается включенным во время каждого импульсного цикла.

• Как это влияет на сварку: Рабочий цикл влияет на среднюю мощность, передаваемую на материал. Более высокий рабочий цикл означает, что лазер включен в течение более длительного периода, увеличивая подвод тепла и глубину проникновения. Это полезно для сварки более толстых материалов, где требуется прочный и глубокий сварной шов. Меньший рабочий цикл снижает среднюю мощность, что делает его пригодным для деликатных материалов, требующих минимального тепловложения.

• Как настроить: Рабочий цикл можно настроить на экране управления, установив длительность импульса относительно общего времени цикла. Например, рабочий цикл 50% означает, что лазер включен половину импульсного цикла. Отрегулируйте рабочий цикл в зависимости от материала и желаемых характеристик сварки, гарантируя, что он обеспечивает правильный баланс мощности и охлаждения для конкретного применения.

2.6 Режим лазерного сварочного луча

Режим луча относится к распределению энергии лазера по его поперечному сечению. Режим может быть одномодовым или многомодовым, каждый из которых предназначен для различных задач сварки.

• Как это влияет на сварку: Режим луча определяет размер и форму лазерного пятна на материале. Одномодовый луч создает небольшое сфокусированное пятно, которое идеально подходит для высокоточных сварочных задач, таких как микросварка или при работе с тонкими материалами. Этот режим обеспечивает высокую плотность энергии, что обеспечивает точные и чистые сварные швы. Многомодовый луч имеет больший размер пятна, что распределяет энергию лазера по более широкой площади. Это полезно при сварке более толстых материалов, где для обеспечения надлежащего провара требуется большее распределение тепла.

• Как настроить: Режим луча можно выбрать на экране управления лазерного сварочного аппарата. Для задач, требующих высокой точности, выберите одномодовый режим. Для применений, связанных с более толстыми материалами или где необходимо более широкое применение тепла, переключитесь на многорежимную настройку. Настройка режима луча в соответствии с требованиями к материалу и задаче помогает оптимизировать процесс сварки и обеспечить стабильное качество сварки.

2.7 Время лазерной сварки

Время сварки относится к общей продолжительности воздействия лазера на материал во время процесса сварки. Этот параметр контролирует количество подвода тепла и общую энергию, передаваемую в сварной шов.

• Как это влияет на сварку: Время сварки напрямую влияет на поступление тепла в материал. Увеличение времени сварки приводит к увеличению количества тепла, что может улучшить проплавление и прочность сварного шва, особенно в более толстых материалах. Однако если время сварки слишком велико, это может привести к чрезмерному перегреву, деформации или другим термическим повреждениям. Более короткое время сварки идеально подходит для тонких материалов или когда минимизация тепловложения имеет решающее значение для предотвращения деформации материала.

• Как настроить: Время сварки регулируется на экране управления путем установки продолжительности активности лазера во время процесса сварки. Для достижения наилучших результатов сопоставьте время сварки с толщиной материала и желаемой глубиной сварного шва. Например, при работе с тонкими листами металла сокращение времени сварки помогает предотвратить перегрев и сохранить целостность материала. Для более толстых компонентов увеличение времени сварки обеспечивает полное проплавление и прочное соединение.

2.8 Интервал лазерной сварки

Интервал сварки — это время между последовательными лазерными импульсами в системе импульсной лазерной сварки. Этот параметр имеет решающее значение для контроля времени охлаждения между импульсами, что влияет на качество сварного шва.

• Влияние интервала сварки на сварку. Интервал сварки влияет на скорость охлаждения материала между импульсами. Чем дольше интервал, тем больше времени у материала есть на остывание. Это помогает предотвратить термическую деформацию и снижает внутренние напряжения в сварном шве. Это особенно важно при сварке термочувствительных материалов или когда минимизация деформации имеет решающее значение. Чем короче интервал, тем больше совокупное тепловложение. Это может улучшить проникновение и прочность соединения, но также может увеличить риск перегрева или создания зоны термического влияния.

• Как настроить: Интервал сварки можно установить на экране управления, указав время между каждым импульсом. Для термочувствительных материалов следует использовать более длинные интервалы, чтобы контролировать подвод тепла и предотвратить коробление. Для более толстых материалов, требующих больше энергии, более короткие интервалы могут помочь сохранить постоянство сварочной ванны и достичь необходимого проплавления.

2.9 Расход и тип защитного газа

Защитный газ используется при лазерной сварке для защиты сварочной ванны от окисления и загрязнения. Обычные газы включают арПерейтиn, гелий и иногда азот, в зависимости от свариваемого материала.

• Как это влияет на сварку: Тип и скорость потока защитного газа оказывают существенное влияние на качество сварного шва. Защитный газ предотвращает загрязнение сварного шва окружающим воздухом, который может внести примеси, ослабляющие сварной шов или вызывающие такие дефекты, как пористость. ArПерейтиn обычно используется из-за его инертных свойств и способности обеспечивать гладкую и чистую поверхность сварного шва. Гелий может улучшить проплавление и часто используется для сварки более толстых материалов. Скорость потока газа обеспечивает адекватную защиту зоны сварки, не создавая турбулентности и не разрушая сварочную ванну.

• Как настроить: На экране управления вы можете отрегулировать скорость потока защитного газа и выбрать соответствующий тип в зависимости от материала и условий сварки. Например, для более быстрой сварки или для более толстых материалов может потребоваться более высокая скорость потока, чтобы обеспечить полное покрытие. Тип газа следует выбирать в зависимости от конкретного свариваемого материала. ArПерейтиn обычно используется для большинства металлов, а гелий используется для применений, требующих более глубокого проникновения.

2.10 Управление формой сигнала

Управление формой волны относится к форме лазерных импульсов в системе импульсной сварки. В зависимости от желаемых характеристик сварного шва можно использовать различные формы сигналов. Примеры включают квадратную, треугольную или трапециевидную форму.

• Как это влияет на сварку: Форма лазерного импульса влияет на то, как энергия передается материалу во время сварки. Прямоугольная волна обеспечивает постоянную выходную энергию, что Перейтиодна для равномерного нагрева и стабильного качества сварки. Треугольная форма сигнала постепенно увеличивает, а затем уменьшает энергию. Это помогает избежать перегрева и снижает риск термического повреждения. Выбор формы волны влияет на распределение тепла внутри сварного шва, что, в свою очередь, влияет на скорость охлаждения, внешний вид и качество сварного шва.

• Как настроить: Управление формой сигнала настраивается с помощью экрана управления. Вы можете выбрать желаемый тип сигнала в зависимости от сварочной задачи. Например, прямоугольную волну можно использовать для применений, требующих постоянного подвода тепла, а треугольную форму волны можно использовать для материалов, которые легко перегреваются или требуют контролируемого охлаждения.

2.11 Размер и форма пятна

Размер и форма пятна относятся к диаметру и геометрии лазерного луча при его взаимодействии с материалом. Эти факторы играют решающую роль в определении ширины и формы сварного шва.

• Как это влияет на сварку: Размер и форма пятна влияют на плотность энергии в месте сварки. Меньший размер пятна обеспечивает более высокую плотность энергии, что идеально подходит для задач точной сварки или при работе с тонкими материалами. Это позволяет выполнять узкие и глубокие сварные швы с минимальным подводом тепла к прилегающим участкам. Больший размер пятна распределяет энергию по более широкой площади, что делает его пригодным для сварки более толстых материалов, где требуется более широкий сварной шов.

• Как настроить: На экране управления вы можете настроить размер пятна, меняя фокус лазера или используя разные линзы. Форму пятна также можно изменить с помощью оптической установки в соответствии с конкретными требованиями сварки. Для задач высокой точности обычно предпочтителен меньший размер пятна, тогда как для сварки в тяжелых условиях может потребоваться больший размер пятна.

2.12 Многолучевое распространение и распределение мощности

Многолучевая технология предполагает использование множества лазерных лучей или разделение одного луча на несколько лучей для покрытия большей площади или одновременного выполнения множества сварных швов. Эта технология часто используется в современных сварочных системах для повышения производительности и эффективности.

• Как это влияет на сварку: Многолучевая технология позволяет повысить производительность, позволяя выполнять множество сварных швов одновременно или покрывая большую площадь за один проход. Распределение мощности по этим лучам необходимо тщательно контролировать, чтобы обеспечить однородное качество сварки. Это особенно полезно в крупносерийных производственных средах, где скорость и согласованность имеют решающее значение.

• Как настроить: Настройки многолучевого освещения и распределение мощности можно настроить на экране управления. Сюда входит настройка количества лучей, их положения и распределения мощности между ними. Правильное изменение гарантирует, что каждый луч передает правильное количество энергии, что приводит к равномерным сварным швам на всех участках. Эта технология особенно выгодна для сложных сварочных задач или когда требуется высокая производительность.

3. Как настроить параметры в зависимости от конкретных задач сварки

Понимание основных параметров лазерной сварки имеет важное значение. Однако не менее важно знать, как настроить эти параметры в соответствии с конкретными требованиями различных сварочных задач. Для каждой задачи сварки может потребоваться уникальная комбинация настроек. Это зависит от таких факторов, как тип материала, толщина, конструкция соединения и желаемое качество сварного шва. Ниже описано, как настроить параметры лазерной сварки в соответствии с потребностями различных применений.

3.1 Тип и толщина материала

Различные материалы и материалы различной толщины по-разному реагируют на лазерную сварку. Таким образом, для достижения наилучших результатов необходимо регулировать такие параметры, как мощность, скорость и фокус.

• Тип Металлические изделия из металла: Металлические изделия из металла, такие как сталь, алюминий и титан, имеют разные термические свойства. Например, алюминий обладает высокой теплопроводностью и отражательной способностью, что требует более высокой мощности лазера и тщательно контролируемого положения фокусировки для обеспечения надлежащего поглощения энергии. И наоборот, для стали может потребоваться изменение скорости сварки, чтобы контролировать поступление тепла и избежать чрезмерного плавления.

• Толщина: для более толстых материалов обычно требуется более высокая мощность и более низкие скорости сварки, чтобы обеспечить глубокое проплавление и прочные сварные швы. Для более тонких материалов обычно используются меньшая мощность и более высокие скорости, чтобы предотвратить прожог и тепловую деформацию при резке.

• Как настроить: сначала выберите мощность лазера, соответствующую типу материала, затем отрегулируйте скорость сварки в соответствии с толщиной. Выполните точную настройку положения фокуса, чтобы гарантировать, что лазерный луч сфокусирован на нужной глубине. Регулярно проверяйте и проверяйте сварной шов, чтобы внести необходимые корректировки и убедиться, что качество сварного шва соответствует требуемым стандартам.

3.2 Тип соединения

Тип свариваемого соединения — будь то стыковое соединение, соединение внахлест или Т-образное соединение — также влияет на выбор параметров сварки.

• Стыковые соединения. Эти соединения обычно требуют точного выравнивания и сбалансированного сочетания мощности и скорости, чтобы обеспечить полное проваривание без чрезмерного тепловложения.

• Соединения внахлест: Соединения внахлест, где одна деталь перекрывает другую, могут потребовать несколько более высоких настроек мощности, чтобы гарантировать, что оба слоя достаточно сварены друг с другом. Положение фокуса также может потребоваться отрегулировать для эффективного проникновения в оба слоя.

• Т-образные соединения: Т-образные соединения требуют сварки под углом, что может создать проблемы с распределением тепла. В таких случаях регулировка размера пятна и, возможно, использование многолучевых настроек могут помочь добиться однородности сварных швов.

• Как настроить: Отрегулируйте мощность, скорость и фокус в зависимости от конфигурации сустава. При стыковых соединениях убедитесь, что фокус совмещен с линией соединения, и используйте умеренную мощность. Для нахлесточных соединений слегка увеличьте мощность и отрегулируйте фокус, чтобы проникнуть в оба слоя. Для Т-образных соединений рассмотрите возможность использования более широкого размера пятна или многолучевых настроек, чтобы обеспечить равномерные сварные швы вдоль соединения.

3.3 Требования к качеству сварных швов

Желаемое качество сварного шва, такое как прочность, внешний вид и бездефектность, должно определять изменение параметров лазерной сварки.

• Прочность. Чтобы получить прочный сварной шов, обеспечьте достаточный провар и сплавление материалов. Для этого может потребоваться увеличение мощности, замедление скорости сварки или корректировка рабочего цикла для подачи большей энергии.

• Внешний вид. В тех случаях, когда внешний вид сварного шва имеет решающее значение, например, в видимых автомобильных компонентах, точная настройка частоты импульсов, управление формой волны и настройки защитного газа могут помочь получить гладкий, чистый сварной шов без брызг и обесцвечивания.

• Предотвращение дефектов: тщательно проверьте и отрегулируйте интервалы сварки, поток защитного газа и положение фокуса. Это может уменьшить такие дефекты, как пористость, трещины или неполное проваривание. Регулярные проверки во время сварки могут помочь выявить проблемы на ранней стадии и немедленно внести коррективытелефонy.

• Как настроить: Начните с настройки основных параметров — мощности, скорости и фокуса — в соответствии с материалом и типом соединения. Затем настройте дополнительные параметры в соответствии с конкретными требованиями к качеству. Если требуется высокопрочный сварной шов, увеличьте потребляемую энергию за счет регулировки мощности и рабочего цикла. Для обеспечения чистоты сосредоточьтесь на контроле частоты импульсов и защитного газа. Регулярные испытания и визуальный осмотр должны способствовать дальнейшим усовершенствованиям.

4. Распространенные проблемы со сваркой и способы их решения

Даже если параметры тщательно отрегулированы, во время сварки все равно могут возникнуть некоторые проблемы. Особенно важно понимать эти распространенные проблемы и знать, как настроить параметры для решения проблем.

4.1 Предотвращение и устранение дефектов сварного шва

Дефекты сварного шва, такие как трещины, пористость и чрезмерное разбрызгивание, являются распространенными проблемами при лазерной сварке. Эти дефекты могут ослабить сварной шов и ухудшить качество конечного продукта.

• Трещины: Трещины могут возникнуть из-за быстрого охлаждения или чрезмерного нагрева. Чтобы предотвратить появление трещин, обеспечьте контроль скорости охлаждения, регулируя интервал сварки и поток защитного газа. Небольшое снижение мощности или регулировка положения фокуса также могут помочь распределить тепло более равномерно.

• Пористость: Пористость или наличие небольших пустот внутри сварного шва может быть вызвана загрязнением или неправильным потоком защитного газа. Перед сваркой убедитесь, что поток защитного газа достаточен и постоянен, а поверхности материала чистые. Регулировка частоты импульсов также может помочь уменьшить пористость, позволяя газам легче выходить во время процесса сварки.

• Брызги: Чрезмерное разбрызгивание может возникнуть из-за слишком высокой мощности или неправильного положения фокуса. Чтобы уменьшить разбрызгивание, немного уменьшите мощность и убедитесь, что положение фокуса правильно совмещено с поверхностью материала. Настройка формы сигнала на более постепенную подачу энергии также может помочь сократить разбрызгивание.

• Как отрегулировать: если вы заметили какой-либо из этих дефектов, начните с проверки наиболее важных параметров, таких как мощность, фокус и защитный газ, и при необходимости внесите небольшие корректировки. Проводите испытания после каждого изменения, чтобы определить, улучшают ли эти изменения качество сварки. Если дефекты сохраняются, рассмотрите возможность регулировки вторичных параметров, таких как частота импульсов или рабочий цикл.

4.2 Практические советы по настройке параметров

Регулировка параметров лазерной сварки не всегда проста и часто требует сочетания опыта, наблюдения и испытаний. Вот несколько практических советов по эффективной корректировке:

• Мониторинг в реальном времени: используйте инструменты мониторинга аппарата для наблюдения за процессом сварки в режиме реального времени. Это позволяет вам немедленно внести коррективы в параметры, если вы заметите такие проблемы, как перегрев или недостаточное проникновение.

• Постепенные изменения. При настройке параметров вносите небольшие, постепенные изменения, а не большие. Такой подход помогает понять, как каждое изменение влияет на сварной шов, и предотвращает чрезмерную коррекцию.

• Настройки документа: записывайте настройки параметров, используемые для различных материалов и задач. Эта документация может служить справочной информацией для будущих сварочных работ, экономя время и обеспечивая единообразие.

• Регулярные проверки. Проводите регулярные визуальные проверки сварных швов, особенно во время первоначальной настройки или при смене материалов. Используйте эти проверки для проведения дальнейших корректировок и обеспечения соответствия сварных швов требуемым стандартам качества.

Заключение

Лазерная сварка – мощная и универсальная технология. Его успех зависит от точного изменения многих параметров. Понимая роль каждого параметра, вы можете оптимизировать процесс сварки для различных материалов и применений. Если вы также заинтересованы в этой технологии или у вас есть другие связанные с ней вопросы, добро пожаловать в Свяжитесь с нами за лучшую помощь!