Eklemeli İmalatta Lazer Kaynağına Bir Bakış.

Yazar: Ng Ci Xuan – Ar-Ge Stajyeri

Editör: Bryan Ng – Pazarlama Müdürü

Editör: Preethi – Teknik Destek Mühendisi

Yayınlandı:

Son düzenleme:

1. Eklemeli İmalat Nedir?

Katmanlı Üretim 3D Baskı 1
Eklemeli Üretimde 3D Baskı

3D baskı veya hızlı prototipleme olarak da bilinen katmanlı imalat, bilgisayar destekli tasarım (CAD) modelinden üç boyutlu bir nesne oluşturma işlemidir. Malzeme katman katman biriktirilir ve bu, malzeme, şekil ve boyuttan bağımsız olarak çalışır.

Bu prosedür, daha hafif ve daha güçlü parçaların yapımını destekleyerek endüstriyel üretime yaklaşımı dönüştüren teknolojik bir gelişmedir. Katmanlı imalat, yüksek malzeme gereksinimleri olan parçaları kaplamak ve onarmak için de kullanılabilir.

Tasarım söz konusu olduğunda herhangi bir kısıtlama yoktur. Konvansiyonel üretimde pratik olmayan işlevler, eklemeli üretim ile elde edilebilir.

Katmanlı imalat aynı zamanda imalat endüstrisi için daha iyi bir görünümün şekillendirilmesine yardımcı olan birçok fayda sağlar.

Eklemeli İmalatta Lazer Kaynağa Bir Bakış 1
Eklemeli Üretimde 3D Baskı

Sürdürülebilirlik ve özelleştirilebilirlik, aynı zamanda katmanlı imalatın bazı avantajlarıdır. Nesneler hassas bir şekilde üretildiğinden, nesneleri imal etmek için kullanılan malzeme miktarı çok spesifiktir, bu nedenle çok az malzeme israfı olur veya hiç olmaz.

Katmanlı üretim aynı zamanda son derece özelleştirilebilir ve esneklikle kişinin ihtiyaçlarına göre kişiselleştirilebilen ürünler yaratır.

Bu nedenle, daha az fiziksel girişim ve yüksek malzeme verimliliği ile karmaşık geometrik nesneler oluşturabilen umut verici bir teknolojidir.

2. Eklemeli İmalatta Lazer Kaynak

Eklemeli imalat süreci de genellikle bir sistem olarak bilinen bir sistem tarafından yapılır. lazer kaynak sistemi.

Eklemeli imalat kullanarak metalik parçaların yapımında bir ısı kaynağının uygulanması giderek yaygınlaştıkça, lazer kaynağının bunun için mükemmel bir araç olduğu kanıtlanmıştır. Toz veya tel formundaki ham maddeler, parçalar üretmek için konsantre bir ısı kaynağı kullanılarak eritilir veya sinterlenir.

Toz sistemleri, tel sistemlerden daha yaygın ve endüstrilerde daha yaygın olarak kullanılmaktadır. İlki ayrıca daha yüksek geometrik doğruluk sunar, ancak ikincisine kıyasla daha düşük biriktirme oranları sunar.

Lazer kaynağı kullanan eklemeli imalat, iki teknolojiye ayrılabilir - lazer metal biriktirme ve lazer metal füzyonu. Lazer metal biriktirme, metal tozunun bir meme yoluyla biriktirilmesi ve yüzeyde bir kaynak havuzu oluşturmak için bir lazer kullanılmasıyla çalışır, her ikisinin karışımı, soğuduktan sonra yapılara neden olur.

Oysa lazer metal füzyonu, lazer metal tozunu bir CAD modeli tarafından belirtilen konumlarda eritirken, bir toz yatağında bir ürünü katman katman oluşturur.

3. Lazer Kaynağı Kullanarak Eklemeli Üretimin Artıları ve Eksileri

Eklemeli imalat için lazer kaynak ekipmanı kullanmanın avantajları, özelleştirilmiş bileşenlere olan talebin azalması ve sistemin ayrıca tasarımda esnek ve modüler olmasıdır. Ancak beraberinde getirdiği en önemli sorunlar sistem kontrolü ve otomasyon çalışmalarıdır.

Şimdiye kadar, teli katman katman bir yapıya yerleştirmeye çalışmak hala kararsız ve ele alınması zor bir prosedür oluşturuyor. Bu, kontrol sisteminin uygun tel besleme hızını, uygun lazer yoğunluğunu ve başın yüzeye uygun şekilde konumlandırılmasını sağlamada daha kararlı olmasını gerektirir.

Malzemenin düzgün bir şekilde erimesini ve katılaştığında düzgün bir yol oluşturmasını sağlamak için yüzeye sabit bir besleme stoğu malzemesi akışı arzu edilir. 

Lazer kaynağının eklemeli üretim için nasıl kullanılabileceğini tanıttığımıza göre, lazer kaynağının ne olduğu ve sunduğumuz ürünler hakkında daha fazla bilgi edinmek için okumaya devam edin.

4. Lazer Kaynak Nedir?

Lazer kaynak lazer ışını kullanarak metal veya termoplastikleri birleştirme işlemidir. Kiriş, dolgu malzemesinin erimesine ve yüzeye kaynaşmasına neden olan belirli noktalarda konsantre bir ısı kaynağı sağlar. Soğuduktan sonra iki bölüm arasında güçlü bir kaynak oluşur.

Lazer Kaynak Yolu Vs Kurşun
iz Vs. Öncülük etmek

Belirtildiği gibi, yaygın hammadde türleri arasında toz besleme ve tel besleme bulunur.

Toz besleme, doğrudan işleme kafasından ışın yolunun odak noktasına iletilen bir toz metal alaşımı kullanır. Toz daha sonra yüksek termal enerji nedeniyle pozisyonda sıvılaşır ve küçük bir erimiş malzeme (dolgu) havuzu oluşturur.

Dolgu maddesi soğutulduğunda, bir derz oluşur ve fazla toz, makine ile donatılmış bir emme sistemi tarafından yeniden kullanım için çekilir.

Tel besleme, toz yerine metal alaşımlı tel kullanarak benzer şekilde çalışır. Tel, lazer ışını ile yüzey arasındaki etkileşim noktasına yönlendirilir. Aynı şekilde tel de yüksek sıcaklıktan erir ve bir eklem oluşturur.

Kullanılan malzemenin cinsinin yanı sıra yerleştirildiği konum da çok önemlidir. Konumlandırması için iki tür konfigürasyon vardır ve bu, takip eden besleme ve önde gelen beslemedir.

Takip eden besleme, dolgu malzemesinin erimiş havuzun zaten tamamen gelişmiş olduğu lazer ışınının arkasına yerleştirildiği, ön besleme ise dolgu malzemesinin lazer ışınının önüne yerleştirildiği ve kaynak havuzunun ön kenarına beslendiği zamandır.

Standart uygulama, malzemeyi önden beslemektir, çünkü arkadan besleme, malzemenin halihazırda geliştirilmiş havuzla tam olarak karışmamasına neden olur.

Malzemenin teslim edildiği açı da kaynağın başarılı bir şekilde yapılmasını sağlamada hayati bir rol oynar. Normal uygulama dikeyden 45° beslemek olacaktır, ancak 30° ile 60° arası açılar da kullanılabilir.

30°'den küçük açılar, malzemenin lazer ışınının büyük bir bölümü ile üst üste gelmesine neden olur, bu da malzemenin havuzla birleşmeden erimesine ve buharlaşmasına neden olurken, 60°'nin üzerindeki açılar, telin ışın merkez çizgisi ile konumlandırılmasını zorlaştırır.

Böylece 45°, dahil olabilecek komplikasyonları basitleştirmeye yardımcı olur.

4.1 Çalışma Prensibi

Lazer Kaynak Kafası Çalışma Prensibi 1
Eklemeli İmalatta Lazer Kaynağa Bir Bakış 3

Lazer kaynağından gelen ışınlar, paralel hizalanmış bir ışın veren kolimatör merceğinden geçirilir. Daha sonra iki parça için bir temas noktası olan dikroik aynaya ulaşır – görüntüleme portu ve hizalanmış lazer kaynağı.

Ayna, dalga boyuna bağlı olarak ışığı yansıtan ve/veya ileten ince bir film filtresine sahiptir.

Görüntü durumunda, ayna, çalışma yüzeyinde amaçlanan kullanımı için lazerin iletilmesine izin verirken, görüntüleme portunda çıkması amaçlanan ışığı yansıtır.

Odaklama merceği daha sonra lazeri, çalışma yüzeyi ile aynı seviyede olan odak uzunluğuna yoğunlaştırır. Kiriş daha sonra dolgu malzemesini çalışma yüzeyine eritir ve her ikisinin de kaynaşmasına neden olur.

Ayar kadranları, odaklama merceğinin yüksekliğinde ve odağında küçük değişikliklere veya kolimasyon faktörünü artırmaya ve azaltmaya izin verir.

Bir konektör, lazerin kaynak kafasına bağlanmasına yardımcı olur ve piyasada Kuvars Blok Başlığı (QBH), D80, LLK-B ve SMA905 gibi çoklu konektör türleri mevcuttur.

Kalıntı ve kaynak cürufu, kaynağın yaygın yan ürünleridir. Bunların kaynak kafasına girmesini önlemek için bir cam pencere, kaynak kafasının optik parçaları ile çalışma yüzeyi arasında bir boşluk görevi görür. Pencere, kolayca değiştirilebilmesini sağlayan çekmece tarzı bir tasarıma sahiptir.

Tek Nokta ve Alan Taramalı Kaynak Kafası Şeması
Tek Nokta Lazer Kaynak Kafası

lazer kaynak kafası ayrıca proses kontrol döngüsünü kapatmak için istenen geri bildirimi sağlayan birkaç sensör içerir.

Sıcaklık sensörleri, lazer kaynak kafasının sıcaklığını izlemeye yardımcı olur ve çalışma sıcaklığı aralığını aşmamasını sağlar.

Lazer gücü sensörleri, makine kullanımdayken herhangi bir zamanda lazer çıkış gücünü doğrulama ve kabul edilebilir bir değerle karşılaştırma seçeneği sunar. Bu kontrol, sistemde mevcut olan sorunları vurgulayabilir.

Bir kamera sensörünün kullanımı, bir lazer kaynak sisteminde kullanılan parçaları vurgulayacağımız bir sonraki bölümde daha ayrıntılı olarak açıklanacaktır.

Kaynak kafası içinde bir temizleme sisteminin yanı sıra bir soğutma sistemi de mevcuttur. İlki, kaynak alanına hava püskürten ayrı bir ataşman olarak gelir, ikincisi sistemin soğumasına yardımcı olurken, yüzeyle hiçbir yabancı maddenin karışmamasını sağlar.

Bazı metaller ve alaşımlar, gazların ve buharların varlığına karşı hassastır. Her ikisinin kombinasyonu, kaynağın kalitesini azaltabilecek olumsuz bileşiklerle sonuçlanabilir ve bu nedenle uygun bir temizleme sistemine sahip olmak önemlidir.

Son olarak, yüksek sıcaklıklarda gerçekleştirilen kaynak işlemi nedeniyle nispeten hızlı ısınabileceğinden, sistemi soğutmak için su soğutması kullanılır.

5. Lazer Kaynak Sisteminde Kullanılan Parçalar

Bir lazer kaynak sisteminin ana bileşenleri lazer, motorlu bir kılavuz ve bir görüntüleme sistemini içerir.

5.1 Lazer Kaynağı

Bir kaynak sisteminde çeşitli lazerler kullanılabilir, ancak daha yaygın olanları gaz lazerleri, katı hal lazerleri ve fiber lazerlerdir.

Gaz lazerleri, helyum (He), nitrojen (N) ve karbondioksit (COXNUMX) gibi gazların bir karışımını kullanır.2) lazer ortamı olarak. Bu lazerler, yüksek voltajlı ve düşük akımlı güç kaynaklarından enerji sağlayarak gaz karışımını uyarır. Ayrıca hem darbeli hem de sürekli modda çalışabilirler.

Katı hal lazerleri, lazer ortamı olarak bir ana malzemedeki katı ortamı kullanır. Lazer kaynağı için uygun olan katı hal lazerlerinde kullanılan daha yaygın katı ortam, sentetik yakut kristalidir (krom, Cr, alüminyum oksit içinde, Al2O3), camda neodim (Nd:cam) ve en popüler olanı itriyum alüminyum granatta neodim (Nd:YAG). İlk iki tip sadece darbeli modda çalışabilir, ancak Nd:YAG hem darbeli hem de sürekli modda çalışabilir.

Bir fiber lazerde kullanılan lazer ortamı, optik fiberin kendisidir ve nadir toprak elementleri ile katkılanmıştır. Işık, optik fiberde üretilir ve 'ışık kılavuzu' olarak bilinen esnek bir iletim fiberi tarafından yüzeye yönlendirilir.

Fiber lazerler, gaz ve katı hal lazerlerinin sağlayamadığı faydaları sağladığı için lazer kaynağında giderek daha popüler hale geliyor. CO2 lazerler sınırlı doğruluğa sahiptir ve ayrıca kaynakta çok yüksek istenmeyen ısı üretirken Nd:YAG lazerler en uygun kaynak hızına, nokta boyutuna ve elektrik enerjisi tüketimine sahip değildir. Fiber lazerler ise bu unsurları karşılayabilir ve esnekliğinin yanı sıra onu daha iyi bir seçim yapan şeydir.

5.2 Motorlu Kılavuz

Motorlu kılavuz, bilgisayar destekli tasarıma (CAD) dayalı bilgisayar destekli imalat (CAM) sistemi aracılığıyla kaynak işlemi için lazer kafasını bilgisayarlarla birleştirir. Lazer kaynağı manuel olarak yapılabilse de, çoğu sistem artık verimliliği artırmak için otomatikleştirilmiştir.

5.3 Görüntüleme Sistemi

Yüksek Hızlı Kamera Mini AX
Yüksek Hızlı Kamera

Çoğu lazer kaynak kafası, CCD kamera ve CCTV lensi gibi görüntüleme cihazlarıyla donatılmıştır. Bu, bir kameranın lazer tarafından kapsananla aynı optik yolu görmesini sağlamak için görüntü alanına eklenebilir. Ardından kamera, kaynak etkilerinin gerçek zamanlı olarak izlenmesini ve denetlenmesini sağlar. Ayrıca çeşitli sunuyoruz yüksek hızlı kameralar.

6. Lazer Kaynak Çeşitleri

Lazer kaynağı iki şekilde yapılabilir - iletim ve anahtar deliği kaynağı.

6.1 İletim Kaynağı

Bu yöntemde lazer ışını, malzemenin yüzeyini ısıtabilen, ancak buharlaşıp nüfuz ettiği ölçüde olmayan bir güç yoğunluğuna sahiptir. Bu nedenle, iletim kaynağı genellikle yüksek bir genişlik-derinlik oranı gösterir.

6.2 Anahtar Deliği Kaynağı

Bu tür kaynak genellikle tek nokta kaynak kafası olarak bilinen bir kaynak kafası ve lazer nokta kaynağı olarak bilinen bir teknoloji kullanılarak oluşturulur; bu teknoloji, bir lazer kullanarak tek bir kaynak noktası oluşturmak için tek bir noktada kaynak yapar.

Anahtar deliği kaynağındaki lazer ışını, malzemenin yüzeyinin sadece erimesine değil aynı zamanda buharlaşmasına neden olacak kadar küçük bir noktaya odaklanması gerektiğinden, tipik olarak daha yüksek güç yoğunluklarına sahiptir.

Işın daha sonra malzemeye nüfuz ederek 'anahtar deliği' olarak bilinen bir boşluk oluşturur. Delik, lazerin arkasından gelen ve küçük bir nokta kaynağı oluşturan erimiş malzeme tarafından kapatılır.

Bu yöntem ayrıca, lazerin gücünün üretilen kaynağın derinliği ile orantılı olduğu derin ve dar kaynaklar üretir. Böylece, yüksek derinlik-genişlik oranına sahip kaynaklar elde edilir.

Tek Nokta ve Alan Taramalı Kaynak Kafası Şeması 2
Alan Tarama Lazer Kaynak Kafası

Başka bir kaynak kafası türü, istenen iş parçası üzerinde çalışılmak istenen bölgede kaynak yapan alan taramalı kaynak kafası olarak bilinir.

İçinde aynalar bulunan bir galvo tarama kafası ve bir tarama merceği (genellikle f-teta tarama merceği) lazer ışınını istenen alana saptırmak ve yansıtmak için.

7. Lazer Kaynak Uygulamaları

Lazer kaynağı genellikle çeşitli uygulamalarda ve endüstrilerde kullanılır. Mücevher endüstrisinden otomotiv endüstrisine, basınçlı kapların sabitlenmesinden demiryolu ekipmanlarına kadar uzanmaktadır.

7.1 Otomotiv Endüstrisi

Lazer Kaynak Uygulaması Otomotiv Sanayi
Otomotiv endüstrisi

Otomotiv endüstrisinde lazer kaynağı, üreticilerin solenoidler, motor parçaları, yakıt enjektörleri, şanzıman parçaları, klima ekipmanı gibi modülleri ve diğer birçok ürünü kaynaklamasına olanak tanır.

Sınırlı ısı ve önemsiz bozulma ile parçaları kaynaklama kabiliyeti, lazer kaynağını popüler bir araç haline getirir.

7.2 Kuyumculuk Endüstrisi

Lazer kaynağı, pırlantaları yerinden çıkarmaya gerek kalmadan altın veya platin tırnakların yeniden uçlandırılması, üzerindeki taşları söküp takmaya gerek kalmadan kostüm takı tamiri, parça değiştirmeden paslanmaz çelik saat kayışlarının onarımı gibi birçok alanda sıklıkla kullanılmaktadır. ortaya çıkan, üretim hatalarını ve daha fazlasını değiştiren.

7.3 Fotonik Endüstrisi

Fotonik endüstrisi, lazer diyotları, güneş ve fotovoltaik hücreler ve ışık yayan diyotlar gibi fotonik cihazların paketlenmesi için lazer kaynağından yararlanır ve Nd:YAG lazer kaynağını kullanır.

Bu cihazlar, olumsuz çevre koşulları altında uzun bir çalışma ömrüne sahip olmalarını gerektiren telekomünikasyonda yaygın olarak kullanılmaktadır.

Bu nedenle, metal hibrit muhafazaların içine yerleştirilmiş fotonik cihazlar, lazer kaynağı kullanılarak elde edilebilen güçlü bağlantılar ve hermetik yalıtım gerektirir.

7.4 Elektronik Endüstrisi

Lazer dikişi ve nokta kaynağı tekniği, hassasiyeti minyatür elektrikli bileşenlerdeki küçük noktaların ve dar dikişlerin birleştirilmesine olanak sağladığı için popüler bir seçimdir. Yaygın uygulamalar, yüksek doğruluk gerektiren endüstriyel montajları ve basınca duyarlı hermetik contaları içerir.

7.5 Tıp Endüstrisi

Lazer Kaynak Uygulaması Medikal Sanayi
Medikal Sektörü

Ve son olarak, tıbbi cihazların üretiminde yaygın olarak lazer kaynağı kullanılır ve genellikle bir fiber lazer kullanır. Tıbbi yardımcılar genellikle birbirine kaynaklanmış birkaç metalden yapılır.

Bu metaller, birleştirmeyi zorlaştıran farklı özelliklere sahip olabilir, ancak fiber lazerler, güçlü bir kaynak bağlantısının oluşmasını sağlama yeteneğine sahiptir. İcat edilen bazı cihazlar arasında defibrilatörler, ortodontik aletler, kateterler, kalp pilleri, işitme cihazları, protezler ve cerrahi aletler bulunur.   

Tek punta kaynak kafası, kuyumculuk sektöründe altın ve gümüşten yapılan parçaların tamirinde, dişçilik endüstrisinde takma dişlerin tamirinde ve ayrıca plastik kaynağında kullanılmaktadır.

Alan taramalı kaynak kafası, elektronik endüstrisinde cep telefonları ve diğer elektrikli metal parçaların ve elektronik bileşenlerin yapımında ve tıp endüstrisinde tıbbi cihazlar, plastik ve enstrümantasyon üretiminde kullanılır.

8. Güvenilir Bir Lazer Kaynak Kafası Satın Alma

Lazer Optik Lazer Kaynak Kafası Sosyal Küçük Resim
Lazer Kaynak Kafası

Artık bir lazer kaynak kafasının ne olduğunu ve uygulamalarını bildiğinize göre, kaliteli bir kaynak kafasını nereden alacağınızı bilmelisiniz. Tabii ki, kaliteyi satın alabilirsiniz lazer kaynak kafaları Bizden.

Wavelength Opto-Electronic çeşitli uygulamalar için kullanılabilecek çeşitli tasarımlarda kaynak kafaları sunmaktadır. Ürünler ayrıca teknik ihtiyaçlarınıza uyacak şekilde özelleştirilebilir.

Bilgi Formu

İletişim Formu

Kuruluşunuzun e-postasını kendi etki alanıyla (varsa) kullanmanızı öneririz.