Laseravsetningssveising er en kompleks prosess som krever mye forberedelse før du slår på laseren.
Her er noen av de viktigste trinnene som er involvert i prosessen.
Trinn 1 – Forberedelse av overflaten
Metallblokker og blokker har beskyttende overflatebelegg. Disse beleggene er vanligvis oljer som brukes for å forhindre rust, metallplettering eller oksider (i tilfelle av aluminium).
Du må fjerne uønskede forbindelser og urenheter fra metallet og gjøre overflaten ru - en grovere overflate gir bedre metallvedheft under sveising. De små ujevnhetene og hulrommene på overflaten gir utmerkede forankringspunkter for det smeltede fyllmetallet å feste seg til.
Trinn 2 – Fyllmetalllevering
Fyllmetallet, vanligvis et fint metallpulver, strømmer fra en luftdyse med en inert gass (nitrogen eller argon). Inerte gasser forhindrer oksidasjon, blåser bort uønskede overflateurenheter og holder sveisene rene og slaggfrie.
Å lage fine og konsistente metallpulver er en kostbar prosess. Å lage metallpulveret krever vanligvis mer innsats enn selve laseravsetningssveisingen.
Derfor bruker mange laserdeponeringsmaskiner tynne metalltråder i stedet. Tråden kan mates manuelt eller automatisk via et motor- og rullesystem nær laserhodet.
Det skal bemerkes at ved sveising kan fyllmetallet være det samme som arbeidsstykket, mens overflatebelegget kan være annerledes.
Trinn 3 – Lokal laseroppvarming
Et presist CNC-system retter en laserstråle med høy effekt til ønsket sted. Laseren smelter arbeidsstykkets overflate og innkommende fyllmetall på mindre enn et sekund.
Laserstrålen tilfører en fast mengde energi inn i arbeidsstykket, og energiavsetningsområdet styres av laserkildens wattstyrke og punktdiameteren. Laserpunktdiameteren er størrelsen på kontaktpunktet mellom laseren og arbeidsstykket.
En større flekkstørrelse betyr at energien er mer spredt og jo lengre tid det tar å smelte overflaten. Den mindre flekkdiameteren betyr at all laserenergien er konsentrert på et lite sted, noe som reduserer smeltetiden.
Mindre punktstørrelse betyr større nøyaktighet og raskere sveisetider. Det minimerer også materialdeformasjon fordi varmen er konsentrert på ett punkt og ingen overflødig varme utstråles til omgivelsene.
Trinn 4 – Lagdeling og flere pass
Lasermetallavsetning (LMD) er ikke begrenset til sveising, det brukes også ofte til å lage komponenter fra bunnen av. Etter den første laserpasseringen går laserhodet gjennom en ny runde og legger et nytt lag med materiale på toppen av det første laget. Gjenta denne prosessen til du når ønsket høyde.
For additiv produksjon fortsetter lag til hele delen er bygget. I kontrast krever sveising bare ett eller to lag.
Lagtykkelse og antall lag bidrar til å kontrollere mengden metall som avsettes.
Trinn 5 – Avkjøling og størkning
Fordi varmen er lokalisert, avkjøles også det sveisede området relativt raskt, nesten umiddelbart etter at laseren forlater stedet.
LMD-prosessen innebærer å avsette energi direkte på et lite sted på arbeidsstykket. Mindre kontaktpunkter betyr at energien brukes mer effektivt, slik at laseren kan bevege seg raskere.
En raskere laser betyr mindre total energi og varme avsatt i arbeidsstykket. Mindre varmeavsetning betyr raskere avkjøling. Rask avkjøling gir den ekstra bieffekten av bedre mikrostruktur.
7 fordeler med laseravsetningssveising
Lasermetalldeponering (LMD) er akkumuleringen av mange års forskning på additiv produksjonsteknologi. Alle aspekter ved lasermetallavsetning er designet med ett mål i tankene - forbedring av tradisjonelle prosesser.
Her er noen av de største fordelene laseravsetningssveising gir moderne produksjonsprosesser.
1. Raskere sveisetid
Høyeffektlaseren smelter arbeidsstykket raskt, og CNC-kontrolleren flytter laserhodet raskt fra ett punkt til et annet, noe som resulterer i utrolig raske sveisetider.
Automatisk bordmating muliggjør kontinuerlig sveising uten stopp under prosessen. Datastyrt sveising minimerer også feil, og sparer mer tid på produksjonsgulvet.
Håndtering og optimering av ulike prosesslasermetallavsetningsparametere forbedrer sveiseeffektiviteten og reduserer produksjonstiden.
2. Større presisjon og kontroll
Nesten hver lasermetallavsetningsmaskin er automatisert og datastyrt, bortsett fra noen få håndholdte modeller. Høy presisjon og kontroll muliggjør mer komplekse sveiser med høyere hastighet.
Få erfarne sveisere kan matche nøyaktigheten og presisjonen til automatiserte lasersveisemaskiner.
3. Høyere kvalitet sveiser
De fine pulverpartiklene i fyllmaterialet fyller hull mer effektivt, noe som resulterer i en sterkere sveis. Siden alt er forhåndsmålt og kontrollert av en datamaskin, er mengden metall avsatt nøyaktig det som trengs, noe som betyr at smeltebassenget forblir konsistent gjennom hele prosessen.
I tillegg brukes interne stråler for å forhindre slaggdannelse og metalloksidasjon og for å blåse bort små fragmenter av fordampet metall.
4. Null forvrengning av varmekilde
Tradisjonelle sveiseprosesser introduserer store mengder uønsket varme til grunnmaterialet. En liten mengde varme overføres til loddeforbindelsen, og resten siver inn i det omkringliggende miljøet, noe som får metallet til å deformeres (deformeres).
Lasermetallavsetning er en ekstremt presis prosess der laserstrålen bare smelter en liten del av arbeidsstykket og ikke noe mer. Prosessen er så effektiv at den ofte brukes til helflatesveising fordi det ikke er nødvendig å bekymre seg for materialforvrengning.
Overflatesveising er prosessen med å belegge ett materiale med et annet materiale (eller materialer) for å forbedre overflatefinish og slitestyrke.
5. Bredere materialkompatibilitet
Sveising blir vanskeligere når du går over til høyere kvalitet og sjeldnere materialer. Den tradisjonelle prosessen er egnet for vanlige materialer som jern, kobber, rustfritt stål og til og med aluminiumslegeringer. Men det er spesielle tilfeller å håndtere som involverer tøffe metaller som wolfram, flyktige metaller som magnesium og myke metaller som gull.
Lasermetallavsetning støtter et bredt utvalg av metaller, legeringer og til og med noe keramikk. Ved å bruke LMD kan du sveise følgende materialer.
Nikkellegering
Wolframkarbid
magnesiumlegering
støpejern
Aluminiumslegering
Koboltbasert legering
Titanlegering
kopper
Stål
osv.
6. Reduser materialavfall
Lasersveising minimerer materialavfall. Metallpulver mates inn i arbeidsstykket med en kontrollert matehastighet for å unngå over-/underavsetning. I motsetning til tradisjonell sveising som bruker en fyllstav, bruker laseravsetningssveising kontinuerlige tråd- og pulverpartikler.
Bruk kun nødvendig mengde fyllstoff og reserver resten til neste sveis.
7. Reduser etterbehandlingsarbeid
Siden lasermetallavsetning gir renere sveiser, trenger du ofte ikke engang å utføre noen etterbehandling. Det er ikke nødvendig å stålbørste arbeidsstykket, slipe bort overflødige sølepytter eller rette ut deformasjoner under sveising.
Å redusere etterbehandlingen kan spare mye tid på produksjonsgulvet og øke produktiviteten betydelig.