Mitä materiaaleja voidaan hitsata laserhitsauskoneella?

Maailman edistynein hitsaustekniikka on nykyään laserhitsaus. Laserhitsauskone käyttää suurienergisiä laserpulsseja materiaalin paikalliseen lämmittämiseen pienellä alueella. Lasersäteilyn energia diffundoituu materiaaliin lämmön johtumisen kautta ja materiaali sulaa muodostaen erityisen sulan altaan. Se on uudenlainen hitsausmenetelmä pääasiassa ohutseinäisten materiaalien ja tarkkuusosien hitsaukseen. Se voi toteuttaa pistehitsauksen, kierroshitsauksen, tiivistyshitsauksen jne., joissa on korkea sivusuhde, pieni hitsin leveys, pieni lämpövaikutusalue, nopea hitsausnopeus, kaunis ulkonäkö, ei tarvetta jälkihitsaukseen tai yksinkertaiseen käsittelyyn, pieni polttopiste paikalla, korkea paikannustarkkuus ja helppo automatisointi. Mitä materiaaleja voidaan hitsata laserhitsauskoneella?

 

1. Hiiliteräs

Laserhitsauskonesillä on hyvä vaikutus hiiliteräksen hitsaukseen. Hitsauksen laatu riippuu epäpuhtauspitoisuudesta. Hyvän hitsauslaadun saavuttamiseksi tarvitaan esilämmitys, kun hiilipitoisuus ylittää 0,25 %. Hiilipitoisuuden kasvaessa hitsin halkeamien ja lovien herkkyys kasvaa. Sekä keski- että korkeahiiliset teräkset ja tavalliset seosteräkset voidaan hyvin laserhitsata, mutta esikuumennus ja jälkikäsittely ovat tarpeen jännityksen poistamiseksi ja halkeamien välttämiseksi.

 

 

2. Seostettu teräs

Vähäseosteisen lujan teräksen laserhitsauksessa, kunhan hitsausparametrit valitaan oikein, saadaan aikaan perusmateriaalia vastaavat mekaaniset ominaisuudet.

 

3. Ruostumaton teräs

Laserhitsauskoneen nopean hitsausnopeuden ja pienen lämpövaikutusalueen ansiosta ruostumattoman teräksen hitsauksen ylikuumenemisilmiö ja suuri lineaarilaajenemiskerroin lievittyvät, eikä hitsauksessa ole vikoja, kuten huokosia ja sulkeumia. Hiiliteräkseen verrattuna ruostumattomasta teräksestä on helpompi saada syväsulavia kapeita hitsejä sen alhaisen lämmönjohtavuuden, korkean energian absorptionopeuden ja korkean sulatustehokkuuden ansiosta. Hitsaamalla ohuita levyjä pienitehoisella laserhitsauskoneella saadaan hyvän muotoiset liitokset sekä sileät ja kauniit hitsit.

 

4. Kupari ja kupariseokset

Huono sulaminen ja epätäydellinen tunkeutuminen ovat alttiita kuparia ja kupariseoksia hitsattaessa. Siksi tulisi käyttää lämmönlähdettä, jolla on keskitetty energia ja suuri teho, ja esilämmitystoimenpiteisiin on ryhdyttävä; kun työkappale on ohut tai rakenteellinen jäykkyys on pieni, eikä muodonmuutoksia estäviä toimenpiteitä ole, on helppo tuottaa suuria muodonmuutoksia hitsauksen jälkeen, ja kun hitsausliitokselle kohdistuu suuria jäykkyysrajoituksia, hitsausjännitys on helppo synnyttää; lämpöhalkeamia on myös helppo synnyttää kuparia ja kupariseoksia hitsattaessa; huokoset ovat yleisiä vikoja kuparin ja kupariseoshitsauksessa.

 

5. Alumiini ja alumiiniseokset

Alumiini ja alumiiniseokset ovat erittäin heijastavia materiaaleja. Hitsattaessa alumiinia ja sen seoksia, lämpötilan noustessa vedyn liukoisuus alumiiniin kasvaa jyrkästi. Liuenneesta vedystä tulee hitsausvirheiden lähde. Hitsauksessa on enemmän huokosia ja syväsulahitsauksen aikana juuressa voi olla onteloita ja hitsi on huonosti muotoiltu.

 

Metallimateriaalien ominaisuudet määräävät hitsausprosessin. Seuraavassa on analyysi metallin laserhitsauksen varotoimista:

 

1. Metallimateriaalien jäähtymisnopeus on nopea, mikä määräytyy metallin hiilipitoisuuden perusteella ja vaikuttaa metallimateriaalien haurastumiseen, mikrohalkeamiin ja väsymislujuuteen.

 

2. Hitsausprosessin aikana metalliseoksessa olevat haihtuvat seosaineet haihtuvat sulasta altaista, mikä aiheuttaa huokosia ja voi myös aiheuttaa alileikkauksia.

 

3. Hiiliteräsmateriaaleja hitsattaessa materiaalin hiilipitoisuuden tulee olla alle 2 %. Kun hiilipitoisuus on yli 3 %, laserhitsauksen vaikeus kasvaa, myös kylmähalkeamien taipumus kasvaa ja materiaalilla on taipumus murtua väsymis- ja pohjaraeolosuhteissa. Tietyn hitsin kutistumisen huomioiminen liitosta suunniteltaessa vähentää hitsin jäännösjännitystä ja halkeilutaipumusta sekä lämpövaikutusalueen.

 

4. Kun laserhitsauskone hitsaa metalleja, joiden hiilipitoisuus on yli 3 %, ja metalleja, joiden hiilipitoisuus on alle 3 %, voidaan käyttää esihitsausta martensiitin muuntumisen rajoittamiseen, jännityksen poistamiseen ja halkeamien vähentämiseen, mikä voi vähentää sekä sammumisnopeutta että halkeamistaipumusta.

 

5. Riippumatta siitä, onko kyseessä pulssilaserhitsaus vai jatkuva laserhitsaus, yleinen pulssilaserhitsauskone voi vähentää lämmöntuottoa, lämpöhalkeamia ja työkappaleen muodonmuutoksia.