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14/07/2014

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Vor fast 20 Jahren Laser-Schweißen war noch in den Kinderschuhen und in erster Linie für exotische Anwendungen verwendet, wo keine anderen Schweißverfahren geeignet wäre. Heute ist das Laserschweißen ein vollwertiger Bestandteil der metallverarbeitenden Industrie, produzieren routinemäßig Schweißnähte für gemeinsame Elemente wie Feuerzeuge, Watch Springs, Motor/Trafos Laminierung, hermetische Dichtungen, Batterie und Schrittmacher-Dosen und Hybrid-Schaltung-Pakete. Sehr wenige Fertigung Ingenieure haben noch ernsthaft betrachtet Laser im eigenen Betrieb beschäftigt.

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Warum? Es gibt viele Gründe muss, eine primäre jedoch eine Unvertrautheit mit dem Betrieb und die Fähigkeiten eines Laser-Systems. Andere Gründe, wie eine relativ hohe Anschaffungskosten und die Sorge vor mit Hilfe von Lasern in der Herstellungsumgebung werden auch häufig zitiert.

Laserschweißen könnte anstelle von vielen verschiedenen Standardprozesse, wie Widerstand verwendet werden (vor Ort oder Naht), submerged Arc, RF-Induktion, Hochfrequenz-Widerstand, Ultraschall und Elektronenstrahl. Jede dieser Techniken eine unabhängige Nische in der Welt der Herstellung festgelegt hat, wird die vielseitige Laserschweißen Ansatz in vielen verschiedenen Anwendungen effizient und wirtschaftlich betreiben. Seine Vielseitigkeit erlauben sogar die Schweißanlage für andere Bearbeitungen Funktionen wie Schneiden, Bohren, Ritzen, Abdichtung und Serialisierung verwendet werden.laserpointer grün

In diesem Artikel betrachten wir wie Laser-Schweißarbeiten und welche it-Vorteile auf die Fertigung Ingenieure anbieten können. Einige Industrie-Beobachter-Zustand, den es gibt bereits 2.000 laser-Werkzeugmaschinen zum Schneiden, Schweißen und Bohren verwendet wird und dass die Zahl 30.000 in den nächsten 15 Jahren erreichen konnten, wie Fertigung Ingenieure bewusst zu werden und die Fähigkeiten des Laser. ¹ die meisten Laseranwendungen gewidmet sind, zu einem Produkt oder Prozess, großvolumigen, umfasst, langfristige Fertigung, die Vielseitigkeit eines Lasers zur Abgabe von Energie an schwer zugänglichen Stellen, die Energie-Output über einen weiten Bereich variieren, betreiben unter der Kontrolle von Computern und Robotern und put minimale Wärme in das Teil macht es ideal für viele flexible Produktionsabläufe.

Schweißergebnisse bei Materialien sind auf einem geschmolzenen Zustand erhitzt und miteinander verschmolzen. Laser erzeugen Lichtenergie, die in Materialien absorbiert und in Wärmeenergie umgewandelt werden kann. Durch den Einsatz eines Lichtstrahls in den sichtbaren oder Infrarot Teil des elektromagnetischen Spektrums, können wir diese Energie von der Quelle des Materials mit Lieferung Optik konzentrieren und leite die Energie zu einem sehr kleinen, genauen Punkt übertragen. Da der Laser kohärente Strahlung emittiert, kann der Lichtstrahl Energie hat minimale Abweichung und große Distanzen ohne einen erheblichen Verlust der Strahlqualität oder Energie.Laserpointer kaufen

Was bedeutet alle diese für die Fertigungsingenieur? Um das Potenzial der Einsatz von Lasern beim Schweißen Vorgänge zu verstehen, müssen Sie sich neu definieren einige der traditionellen Ansätze zur Anzeige "Effizienz", wie es sich auf die Energie-Umwandlung. Der Laser ist ein relativ ineffizient Konverter von elektrischer Energie ins Ausgang Licht, mit die beste Laser nur 2 bis 15 Prozent Energie-Umwandlung zu erreichen, je nach Art des Lasers verwendet wird. Jedoch praktisch alle diese Ausgabe Lichtenergie wird geliefert mit einem kleinen Spot, so klein wie ein paar Tausendstel Zoll oder weniger.

Infolgedessen für Wärmeenergie auf kleinen Flächen anwenden, gibt es keine anderen Methoden so effizient wie Laser. Diese Fähigkeit gezielt Energie anwenden bietet einige markante metallurgischen Vorteile in einigen Schweißen Anwendungen, sondern auch einige einzigartige Probleme erstellt. Da die Heizung Oberfläche von generiert
Das Laserlicht ist abhängig von dem Material Wärmeleitfähigkeit die Schweißnaht zu produzieren, ist in der Regel begrenzt auf weniger als 2 Millimeter. ²Mithilfe einer Technik bekannt als "Keyholing" höher power Laser (> 106 W/cm ²) können tiefer Penetrationen. ³

Durch Erhitzen der Spot der Laserfokus über den Siedepunkt, wird ein gasförmiges Loch im Metall gebildet. Dies ist mit ionisierten metallischen Gas gefüllt und wird eine effektive Absorber, Überfüllung von über 95 Prozent der die Laserenergie in ein zylindrisches Volumen, bekannt als ein Schlüsselloch. Innerhalb dieser Schlüsselloch Temperaturen so hoch wie 25.000 ° C, so dass die Keyholing-Technik sehr effizient.4 statt Wärme hauptsächlich nach unten von der Oberfläche durchgeführt wird, wird er radial nach außen aus dem Schlüsselloch, bilden eine geschmolzene Umgebung der Dampf durchgeführt. Wie der Laserstrahl auf das Werkstück bewegt, wird das flüssige Metall hinter das Schlüsselloch füllt und verfestigt, um die Schweißnaht zu bilden. Diese Technik ermöglicht Geschwindigkeiten von Hunderten von Zentimetern pro Minute oder mehr, je nach Größe der Laser-Schweißen.Laserpointer Shop

Generell gibt es zwei Arten von Lasern, die zum Schweißen Betrieb verwendet werden: CO2 und Nd: YAG. Im Rahmen dieses Artikels werden wir nicht in der eigentlichen Laser-Theorie eintauchen, da unsere wahre Interessen manipulieren das Ausgabe-Laserlicht zum Schweißen darin.

CO2- und Nd: YAG-Laser arbeiten im Infrarotbereich des elektromagnetischen Spektrums, für das menschliche Auge unsichtbar. Der ND: YAG stellt seine primäre Lichtleistung in der Nah-Infrarot, bei einer Wellenlänge von 1,06 µm. Diese Wellenlänge wird recht gut durch leitfähige Materialien, mit einem typischen Reflexionsgrad von ca. 20 bis 30 Prozent für die meisten Metalle aufgenommen. Die Nah-Infrarot-Strahlung erlaubt den Einsatz von standard-Optik fokussierte Messfelder möglichst klein zu erreichen. 001" Durchmesser.

Auf der anderen Seite die far Infrarot (10,6 Mikrometer) Ausgabe, Wellenlänge des CO2-Lasers hat eine anfängliche Reflexion von etwa 80 bis 90 Prozent für die meisten Metalle und erfordert spezielle Optik den Strahl eine Mindestgröße von vor Ort zu konzentrieren. 003" bis. 004" Durchm. Jedoch während ND: YAG Laser zu produzieren, könnte Power Ausgänge bis zu 500 Watt, CO2 Systeme können leicht 10.000 Watt liefern und größer.

Aufgrund dieser großen Unterschiede sind die zwei Lasertypen in der Regel für verschiedene Anwendungen beschäftigt. Die leistungsstarke CO2-Laser überwunden die Hochreflektierende durch Keyholing, wobei die Absorption Schwarzkörpers Ansätze. Wichtig ist nur das Reflexionsvermögen des Metalls, bis die Schlüsselloch-Schweißnaht beginnt. Sobald das Material Oberfläche zum Zeitpunkt der Fokus seiner Schmelzpunkt nähert, fällt das Reflexionsvermögen innerhalb von Mikrosekunden.