Lasersko varjenje
Preciznost z združeno svetlobo — ozki vari, minimalna toplota, najvišja hitrost
AI generated Pri laserskem laserski žarek združi svojo energijo na drobceno točko in tali material brez dotika. Rezultat so izjemno ozki, globoki vari z minimalno in popačenjem — merilo za preciznost in hitrost v serijski proizvodnji.
Lasersko deluje povsem drugače kot vsi obločni postopki: tu ne tali , ampak združen laserski žarek. Žarek koncentrira svojo energijo na točko velikosti delčkov milimetra — gostota energije je tako visoka, da kovina tam hipoma izpari in nastane „parni kanal" (keyhole). Laser se „prebije" skozi material, za fokusom pa se talina spet zapre v var.
Rezultat je ravno nasprotje od ročnega obločnega varjenja:
• Izjemno ozki, globoki vari: Razmerje med globino in širino lahko znaša 10:1 in več.
• Minimalna : Toplota se koncentrira na točko, preostali del obdelovanca ostane hladen — skoraj brez popačenja, skoraj brez sprememb strukture.
• Najvišja hitrost: Tanke pločevine so zavarjene v delčkih sekunde.
Povrh tega: Brez dotika. Laser ne potrebuje elektrode, nobenega stika z žico, nobenega gorilnika na obdelovancu. To omogoča na težko dostopnih mestih in popolno avtomatizacijo z roboti.
Kateri laserji obstajajo?
Ločimo jih po mediju, ki ustvarja svetlobo:
• CO₂ laser (10,6 µm): Klasika za debele jeklene pločevine. Dolgo je bil standard, danes ga v varilni tehniki večinoma nadomeščajo drugi.
• Vlakenski laser (pribl. 1,06 µm): Sodobni standard. Kompakten, najvišji izkoristek, svetlobo je mogoče usmerjati po steklenih vlaknih. Idealen za robote in fine vare.
• Disk laser (pribl. 1,03 µm): Zelo visoka moč ob odlični kakovosti žarka — za debele pločevine in velike hitrosti.
• Diodni laser: Neposredno iz polprevodnikov, mehkejši žarek — bolj za trdo spajkanje in navarjanje.
Včasih je obstajal še Nd:YAG trdninski laser (1,06 µm) kot prehodna rešitev; danes prevladujeta vlakenski in disk laser.
Zakaj vati in ne amperi?
Ker gre za dve različni fizikalni veličini. Pri je moč tok krat napetost — in ker je napetost obloka približno konstantna (20–40 V), tok v amperih neposredno krmili toploto. Pri laserju žarek oddaja svetlobo (fotone), ne električnega toka — pomembna, neposredno merljiva veličina je optična moč = energija na sekundo = vat. V žarku preprosto ni nobenega „toka". Naprava sicer črpa električno moč iz vtičnice (prav tako v vatih), a jo z 30–50 % izkoristkom pretvori v lasersko svetlobo. Zato laserje razvrščamo po njihovi optični izhodni moči v vatih — običajno 0,5–20 kW, odvisno od debeline pločevine.
Kateri plin se uporablja?
Procesni/ ima pri laserju dve nalogi: ščiti varilno kopel pred oksidacijo in nadzoruje plazemski oblak nad varom, ki slabi žarek:
• Helij: Najbolje zatira plazmo — za globoke vare, zlasti pri CO₂ laserjih.
• Argon: Standard za vlakenske in disk laserje na jeklu in nerjavnem jeklu.
• Dušik: Za nerjavno jeklo (stabilizira strukturo), a nevarnost por.
• Pocinkane pločevine: Posebne mešanice plinov, ker lahko izparevajoči cink raztrga var.
Dva osnovna postopka:
• Varjenje s prevajanjem toplote: Pri nizki moči žarek tali le površino — široki, plitvi, gladki vari, podobno spajkanju.
• Globoko varjenje (keyhole): Pri visoki moči žarek prebije material — globoki, ozki vari za konstrukcijske spoje.
Področja uporabe so domena preciznosti in serijske proizvodnje: avtomobilska industrija (deli karoserije, menjalniki), baterijske celice, ohišja elektronike, medicinski deli in vse, kjer bi bilo popačenje problem.
Cena: Naprave so drage, priprava vara mora biti natančna (reža skoraj nič), varnost pa zahteva laserski razred 4 z zaprtimi kabinami. Za posamično proizvodnjo v delavnici je laser redko prva izbira — tam kraljujeta MAG ali TIG .