A lézerhegesztés előnyei
– az AWI és MIG/MAG eljárások innovatív alternatívája
Bejegyzésünk segíthet megválaszolni a lézerhegesztéssel kapcsolatban felmerülő kérdéseket, melyek három kulcsfontosságú területre bonthatunk. Ezek a következők: a lézertechnológiával kapcsolatos ismeretek, a készülékekben rejlő lehetőségek és a megfelelő típus kiválasztása, valamint a munkakörnyezet, a biztonság és a kockázatértékelés kérdésköre. Úgy gondoljuk, ezekkel mindenképp érdemes foglalkozni, mielőtt egy vállalat lézertechnológiai gép beruházására és azzal történő munkavégzésre szánná el magát.
Mi az a lézerhegesztési eljárás, és miért válik egyre népszerűbbé?
A lézerhegesztés egy modern hegesztési technológia, mely egyre nagyobb népszerűségnek örvend, és számos iparágban használják. Ez az eljárás új lehetőségeket nyit meg nemcsak a hatékonyság terén (gyorsaság, tiszta munkafolyamatok, automatizálhatóság – pl. robotizált lézerhegesztés), hanem költség és folyamat optimalizálás szempontjából is. Emellett lehetővé teszi számtalan formájú és vastagságú anyag hegesztését is.
Hogyan működik a lézerhegesztés?
A lézerhegesztés lehetővé teszi fém munkadarabok egyesítését azáltal, hogy a csatlakozó felületeket egy nagy energiasűrűségű, fókuszált fénysugárral megolvasztjuk. A LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation – fényerősítés kényszerített sugárzással) nagyon keskeny varratot hoz létre, így az anyag deformációja minimális, és további mechanikai megmunkálásra általában nincs szükség. A lézerhegesztési folyamatot nagyfokú rugalmasság, pontos szabályozhatóság és az akár nehezen hozzáférhető helyeken történő hegesztés képessége jellemzi. Ezek az előnyök teszik a lézerhegesztést a leggyorsabb hegesztési technológiává.
Hogyan osztályozzuk a lézereket, és mely típusokat használjuk hegesztéshez?
A lézerek teljesítménye, a sugárzás hullámhossza és ezáltal az alkalmazási lehetőségek alapján a PN-EN 60825-1:2014-11/A11:2021-12 szabvány szerint összesen 7 osztályba soroljuk.
Az iparban nagy teljesítményű, a 4-es osztályba tartozó lézereket használják. Az osztályozáson túl a lézereket más jellemzők szerint is csoportosíthatjuk, például a rezonátor típusa, a működési mód vagy a sugárerősítő közeg alapján.
A leggyakoribb lézertípusok: rubinlézer, atomi gázlézer (He-Ne), molekuláris lézer (CO₂), iongázlézer (argon), planáris lézer (YAG), fiber lézer.
Milyen típusú lézereket használunk lézerhegesztéshez?
A lézeres hegesztéshez többféle lézert is használnak:
- szállézer (fiber lézer),
- CO₂ molekuláris lézerek, folyamatos vagy impulzusos üzemmódban,
- aktív kristályos lézerek (pl. Nd:YAG, Nd:glass, Nd:YVO₄), amelyek folyamatos vagy impulzusos sugárzást generálnak,
- rubinlézerek, amelyek nagyobb teljesítmény elérését teszik lehetővé, optikai pumpálással (villanólámpával),
- félvezető lézerek, amelyek elektromos pumpálással működnek, és a látható tartománytól az infravörösig terjedő széles spektrumban bocsátanak ki sugárzást.
| Lézersugár-erősítő közeg típusa | Típus | Hullámhossz | Sugárzás típusa |
|---|---|---|---|
| Gáz | CO₂ lézer | 10.6 μm | folyamatos vagy impulzusos üzem |
| Szilárdtest | YAG-lézer (ittrium-alumínium-gránát), YVO₄-lézer (ittrium-ortovanadát), Rubinlézer | 10.6 μm 10.6 μm 694,3 nm | folyamatos vagy impulzusos üzem, impulzusos üzem, folyamatos üzem |
| Optikai szál | Optikai szál Yb | 980 – 1100 nm | folyamatos vagy ultraszéles Q-kapcsolt impulzusok |
| Félvezető | Lézerdióda | 1070 nm | folyamatos vagy impulzusos üzem |
Hogyan működik a lézerhegesztés a gyakorlatban?
A lézerből kiinduló sugár a különböző erősítő közegeken keresztülhaladva jut el a munkadarabhoz, ahol fókuszálódik a hegesztési zónára. A lézersugár, miután eléri a fém felületét, azt megolvasztja, így létrejön a két elem közötti kapcsolat. A sugár azonban – a fém típusától és felületének állapotától függően – részben visszaverődhet.
A lézerhegesztés hatékonysága nagy mértékben függ attól, hogy a munkadarab felülete mennyire képes elnyelni a lézersugár energiáját. Ezért kulcsfontosságú a felület megfelelő előkészítése: érdesítéssel vagy feketítéssel csökkenteni lehet a fény visszaverődését, és növelni az energiaelnyelést.
3 mm-nél vékonyabb, kis széntartalmú acéllemezek hegesztésekor nincs szükség védőgázra, mivel az anyag felfűtése és lehűlése olyan gyorsan zajlik, hogy nincs ideje oxidálódni. Reaktívabb fémek hegesztésekor azonban elengedhetetlen az inert védőgáz (pl. argon) használata a varratmedence és a hegesztési varrat védelme érdekében.
A lézerhegesztés történhet hozzáadott kötőanyaggal vagy anélkül – ez nemcsak a hegesztés gazdaságosságát, hanem a hatékonyságát is befolyásolja.
A lézerek ipari alkalmazásának előnyei
A lézerhegesztés innovációja lehetővé teszi szinte minden fém és fémötvözet hegesztését. A technológia széles körben alkalmazható különféle anyagok esetében, például: szerkezeti acélok, ötvözött acélok, duplex acélok, kémiailag aktív fémek, hőálló fémek, alumínium, titán, nikkel, szénacél, magnézium.
A legnagyobb előnyök főként lemezek vagy alkatrészek kézi lézeres hegesztésekor érvényesülnek.
A lézerhegesztés előnyei:
1) alacsony hőterhelés a munkaterületen
2) magas hőenergia-koncentráció anélkül, hogy túlmelegedne a varrat
3) gyors hűlési idő
4) nagy pontosságú, gyors hegesztés
5) minimális deformáció a munkadarabokon
6) nagyfokú tisztaság a munkafolyamat során
7) könnyű automatizálhatóság
8) nehezen hegeszthető anyagok összekapcsolása is lehetséges
9) egyszerű kezelhetőség – nem igényel különleges szaktudást
10) nagy ismétlési pontosság, amely garantálja a magas minőséget és az esztétikus végeredményt