Laser-hybrid sveising - Laser-hybrid welding
Laser-hybrid sveising er en type sveiseprosess som kombinerer prinsippene for laserstrålesveising og buesveising .
Kombinasjonen av laserlys og en elektrisk lysbue til en sammenslått sveiseprosess har eksistert siden 1970-tallet, men har nylig blitt brukt i industrielle applikasjoner. Det er tre hovedtyper av hybrid sveiseprosess, avhengig av lysbuen: TIG , plasmabue eller MIG- forsterket lasersveising. Mens TIG-forsterket lasersveising var den første som ble undersøkt, er MIG den første som går inn i industrien og er kjent som hybrid lasersveising.
Mens laserkilder i de tidlige dager fremdeles måtte bevise at de var egnede til industriell bruk, er de i dag standardutstyr i mange produksjonsbedrifter. Kombinasjonen av lasersveising med en annen sveiseprosess kalles en "hybrid sveiseprosess". Dette betyr at en laserstråle og en elektrisk lysbue virker samtidig i en sveisesone og påvirker og støtter hverandre.
Laser
Lasersveising krever ikke bare høy laserkraft, men også en stråle av høy kvalitet for å oppnå ønsket "dypsveiseffekt". Den resulterende høyere kvaliteten på strålen kan utnyttes enten for å oppnå en mindre fokusdiameter eller en større brennvidde. En rekke lasertyper brukes til denne prosessen, spesielt Nd: YAG hvor laserlyset kan overføres via en vannkjølt glassfiber. Bjelken projiseres på arbeidsstykket ved å kollimere og fokusere optikk . Karbondioksidlaser kan også brukes der strålen overføres via linse eller speil.
Laser-hybrid prosess
For sveising av metallgjenstander fokuseres laserstrålen for å oppnå intensiteter på mer enn 1 MW / cm 2 . Når laserstrålen treffer overflaten av materialet, blir dette stedet oppvarmet til fordampningstemperatur, og det dannes et damphulrom i sveisemetallet på grunn av den utstrømmende metalldampen. Dette er kjent som et nøkkelhull. Det ekstraordinære ved sveisesømmen er det høye forholdet mellom dybde og bredde. Energistrømstettheten til den fritt brennende buen er litt mer enn 100 kW / cm 2 . I motsetning til en dobbel prosess hvor to separate sveiseprosesser virker etter hverandre, kan hybrid sveising sees på som en kombinasjon av begge sveiseprosesser som virker samtidig i en og samme prosessson. Avhengig av hvilken type lysbue eller laserprosess som brukes, og avhengig av prosessparametere, vil de to systemene påvirke hverandre på forskjellige måter.
Kombinasjonen av laserprosessen og bueprosessen resulterer i en økning i både sveisepenetrasjonsdybde og sveisehastighet (sammenlignet med hver prosess alene). Metaldampen som slipper ut fra damphulen, virker på lysbuen. Absorpsjon av laserstrålingen i behandlingsplasmaet er fortsatt ubetydelig. Avhengig av forholdet mellom de to strøminngangene, kan karakteren av den totale prosessen hovedsakelig bestemmes enten av laseren eller av lysbuen.
Absorpsjon av laserstrålingen er vesentlig påvirket av temperaturen på arbeidsstykkets overflate. Før lasersveiseprosessen kan starte, må den opprinnelige reflektansen overvinnes, spesielt på aluminiumsflater . Dette kan oppnås ved å forvarme materialet. I hybridprosessen oppvarmer lysbuen metallet, og hjelper laserstrålen å koble seg sammen. Etter at fordampningstemperaturen er nådd, dannes damphulen, og nesten all strålingsenergi kan legges i arbeidsstykket. Energien som kreves for dette bestemmes således av den temperaturavhengige absorpsjonen og av mengden energi som går tapt ved ledning til resten av arbeidsstykket. Ved laser-hybrid sveising, ved bruk av MIG, foregår fordampning ikke bare fra overflaten til arbeidsstykket, men også fra fyllstoffledningen, slik at mer metalldamp er tilgjengelig for å lette absorpsjonen av laserstrålingen.
Tretthetsadferd
Gjennom årene har det blitt gjort mye forskning for å forstå utmattelsesatferd, spesielt for nye teknikker som laser-hybrid sveising, men kunnskapen er fortsatt begrenset. Laser-hybrid sveising er en avansert sveiseteknologi som skaper smale dype sveiser og gir større frihet til å kontrollere sveisens overflate geometri. Derfor er utmattelsesanalyse og livsspådommer for hybrid sveisesamlinger blitt viktigere og er gjenstand for pågående forskning.