Lézerhegesztés
Precizitás fókuszált fénnyel – keskeny varratok, minimális hő, maximális sebesség
AI generated A lézer- egy lézersugár egy apró pontra fókuszálja az energiáját, és érintésmentesen megolvasztja az anyagot. Az eredmény rendkívül keskeny, mély varratok minimális és vetemedéssel – a precizitás és sebesség mércéje a sorozatgyártásban.
A teljesen másképp működik, mint minden ívhegesztési eljárás: itt nem olvaszt, hanem egy fókuszált lézersugár. A sugár az energiáját egy millimétertöredéknyi pontra koncentrálja – az energiasűrűség olyan nagy, hogy a fém ott azonnal elpárolog, és egy „gőzcsatorna" (Keyhole) jön létre. A lézer „átszúr" az anyagon, és a fókusz mögött az olvadék ismét összezárul varrattá.
Az eredmény pont az ellenkezője a kézi ívhegesztésnek:
• Rendkívül keskeny, mély varratok: A mélység/szélesség arány 10:1 vagy még nagyobb is lehet.
• Minimális : A hő egy pontra koncentrálódik, a munkadarab többi része hideg marad – alig van vetemedés, alig van szövetszerkezet-változás.
• Legnagyobb sebesség: A vékony lemezek a másodperc töredéke alatt hegeszthetők.
Ráadásul: érintésmentes. A lézernek nincs szüksége elektródára, huzalérintkezésre vagy égőre a munkadarabon. Ez lehetővé teszi a nehezen hozzáférhető helyeken és a tökéletes automatizálást robotokkal.
Milyen lézerek léteznek?
Aszerint különböztetjük meg őket, hogy milyen közeg hozza létre a fényt:
• CO₂-lézer (10,6 µm): A vastag acéllemezek klasszikusa. Sokáig standardként működött, ma a hegesztéstechnikában nagyrészt meghaladott.
• Szálas lézer (kb. 1,06 µm): A modern standard. Kompakt, a legnagyobb hatásfok, a fény üvegszálon keresztül vezethető. Ideális robotokhoz és finom varratokhoz.
• Koronglézer (kb. 1,03 µm): Nagyon nagy teljesítmény kiváló sugárminőséggel – vastag lemezekhez és nagy sebességekhez.
• Diódalézer: Közvetlenül félvezetőkből, lágyabb sugár – inkább forrasztáshoz és felrakó hegesztéshez.
Régebben volt még az Nd:YAG szilárdtest-lézer (1,06 µm) átmeneti megoldásként; ma a szálas és koronglézerek dominálnak.
Miért watt és nem amper?
Mert két különböző fizikai mennyiségről van szó. Az a teljesítmény áram szorozva feszültség – és mivel az ívfeszültség megközelítőleg állandó (20–40 V), a strom amperben közvetlenül szabályozza a hőt. A lézernél a sugár fényt (fotonokat) szállít, nem elektromos áramot – a releváns, közvetlenül mérhető mennyiség az optikai teljesítmény = energia másodpercenként = watt. A sugárban egyszerűen nincs „áram". A berendezés ugyan elektromos teljesítményt vesz fel a konnektorból (szintén wattban), de azt 30–50%-os hatásfokkal alakítja lézerfénnyé. Ezért osztályozzák a lézereket az optikai kimeneti teljesítményük alapján wattban – jellemzően 0,5–20 kW, a lemezvastagságtól függően.
Milyen gázt használnak?
A folyamat-/ a lézeres hegesztésnél két feladatot lát el: védi a fürdőt az oxidációtól és szabályozza a varrat feletti plazmafelhőt, amely gyengíti a sugarat:
• Hélium: A legjobban elnyomja a plazmát – mély hegesztésekhez, főleg CO₂-lézereknél.
• Argon: Standard szálas és koronglézerekhez acélon és rozsdamentes acélon.
• Nitrogén: Rozsdamentes acélhoz (stabilizálja a szövetet), de pórusveszélyt hordoz.
• Horganyzott lemezek: Speciális gázkeverékek, mert a párolgó cink felrepesztheti a varratot.
A két alapeljárás:
• Hővezetéses hegesztés: Kis teljesítménynél a sugár csak a felületet olvasztja meg – széles, lapos, sima varratok, hasonlóan a forrasztáshoz.
• Mélyhegesztés (Keyhole): Nagy teljesítménynél a sugár átüti az anyagot – mély, keskeny varratok szerkezeti kötésekhez.
Az alkalmazások a precizitás és a sorozatgyártás területei: autóipar (karosszériaelemek, váltók), akkumulátorcellák, elektronikai házak, orvostechnikai alkatrészek és minden, ahol a vetemedés problémát jelentene.
Az ár: A berendezések drágák, a varrat-előkészítésnek pontosnak kell lennie (a rés majdnem nulla), és a biztonság 4-es lézerosztályt követel zárt kabinokkal. A műhely egyedi gyártásához a lézer ritkán az első választás – ott a MAG vagy TIG uralkodik.