A lézerhegesztés során a fém alkatrészeket egy koncentrált lézersugárral kötjük össze, amelyet a kötésre fókuszálunk. A sugár a varrat mindkét oldalán megolvaszt egy keskeny anyagsávot, az olvadt fém összefolyik és megszilárdul, az alkatrészek pedig egyetlen egésszé válnak. Mivel az energia egy nagyon kis pontba jut, a környező anyag jóval kevésbé melegszik fel, mint ívhegesztésnél – ez kisebb deformációt, keskenyebb hőhatásövezetet és tisztább varratot jelent, amely gyakran alig vagy egyáltalán nem igényel csiszolást. A módszer különösen alkalmas vékony lemezekhez, rozsdamentes acélhoz és precíz részegységekhez, és akkor a legegyenletesebb, ha a hegesztőfejet robot vezeti.

Az alábbiakban elmagyarázzuk, hogyan működik a folyamat, hogyan viszonyul a TIG- és a MIG-hegesztéshez, hol vannak a határai, és hogyan alkalmazzuk saját prágai robotos hegesztőcellánkban.

Hogyan működik a lézerhegesztés

Egy korszerű lézerhegesztő rendszer három részből áll: lézerforrásból, sugárvezetésből és hegesztőfejből.

A forrás. Az ipari lézerhegesztés ma többnyire szállézert használ, amelyben a sugár egy optikai szálban keletkezik. A szállézerek kompaktak, hatékonyak, és nagyon pontosan fókuszálható sugarat adnak.
A sugárvezetés. A sugár hajlékony optikai kábelen jut el a hegesztőfejig. Ennek köszönhető, hogy a fejet gyakorlatias módon robotkarra lehet szerelni.
A fej. Az optika a kötésre fókuszálja a sugarat. A védőgáz megóvja az olvadékfürdőt a környező levegőtől, és a kötéstől függően hozaganyag-huzal is adagolható a varratba.

Két hegesztési mód

A lézerhegesztés két fő üzemmódban működik:

Hővezetéses hegesztés. Kisebb teljesítménysűrűségnél a felület megolvad, a hő pedig vezetéssel terjed az anyagba. Az eredmény sekély, széles és nagyon sima varrat – látható kötésekhez és vékony anyagokhoz ideális.
Mélyhegesztés (kulcslyuk-mód). Nagyobb teljesítménysűrűségnél a fém helyileg elpárolog, és egy keskeny üreg – az úgynevezett kulcslyuk – alakul ki, amelyen át a sugár mélyen behatol a kötésbe. Az eredmény mély, keskeny varrat kis hőhatásövezettel.

Hogy melyik módot alkalmazzuk, az a teljesítménytől, a fókusztól és a hegesztési sebességtől függ, és mindig az adott kötéshez és anyaghoz választjuk meg.

Lézerhegesztés kontra TIG és MIG

Minden eljárásnak megvan a helye. Az alábbi összehasonlítás minőségi jellegű – a valós értékek az anyagtól, a vastagságtól, a kötés kialakításától és a berendezéstől függenek.

	Lézerhegesztés	TIG (AFI)	MIG / MAG
Hőbevitel	Alacsony, koncentrált	Közepes	Magasabb
Vékony lemez deformációja	Alacsony	Közepes	Nagyobb
A varrat megjelenése	Keskeny, tiszta	Nagyon tiszta, ha gyakorlott hegesztő végzi	Szélesebb, utómunkát igényelhet
Csiszolás hegesztés után	Minimális	Közepes	Gyakran szükséges
Fröcskölés és UV	Nincs ív-UV, nincs fröcskölés	UV az ívtől	UV és fröcskölés
Szükséges illesztési pontosság	Nagy	Elnéző	A legelnézőbb, áthidalja a réseket
Hozaganyag-fogyasztás	Alacsony	Közepes	Magas
Alkalmas	Vékony lemezhez, rozsdamentes acélhoz, precíz részegységekhez	Kiváló minőségű kézi varratokhoz	Vastagabb szelvényekhez, nagy leolvasztási teljesítményhez
Automatizálás	Kiválóan robotosítható	Lehetséges	Széles körben automatizált

Ahol a lézerhegesztés nyer

Vékony rozsdamentes lemez. Az alacsony hőbevitel miatt a panelek síkok maradnak, a varrat pedig kevésbé színeződik el. Kevesebb egyengetés, kevesebb csiszolás, kevesebb javítás.
Látható varratok. Keskeny, egyenletes varrat, amely minimális utómunkát igényel.
Precíz részegységek. Ha az alkatrészek pontos lemezmegmunkáló láncból érkeznek, az illesztés elég jó ahhoz, hogy a lézer a legjobb formáját hozza – és a részegység hegesztés után is megtartja a méreteit.
Ismételhetőség. Roboton minden varrat ugyanazt a pályát követi, ugyanazzal a sebességgel. Ez az egyenletesség azoknál az alkatrészeknél számít, amelyek hosszú ideig ciklikus terhelésnek vannak kitéve.

Ahol nem

Egy őszinte cikknek azt is ki kell mondania, mikor nem a lézerhegesztés a jó választás:

Pontatlan illesztés. A sugár keskeny. A széles vagy egyenetlen rések, amelyeket egy MIG-hegesztő könnyedén áthidal, a lézer számára gondot jelenthetnek. A lézerhegesztés megjutalmazza a pontos alkatrészeket, és megbünteti a pontatlanokat.
Vastag szelvények és nehéz acélszerkezetek. Nagyon vastag lemezeknél vagy nagy leolvasztási teljesítményt igénylő munkáknál az ívhegesztési eljárások gyakran praktikusabbak.
Erősen reflektáló fémek. Az olyan anyagok, mint az alumínium és a réz, a sugár nagy részét visszaverik, ezért megfelelő paramétereket és tapasztalatot igényelnek.
A berendezés költsége és biztonsága. A lézeres rendszerek drágábbak az ívhegesztő gépeknél, maga a lézer pedig komoly veszélyforrás, amelyet a lézerbiztonsági előírások szerint kell kezelni. Attól, hogy nincs ív-UV és fröcskölés, a sugár még nem ártalmatlan.

Mennyire erős egy lézeres varrat?

A szilárdság a kötés kialakításától, a beolvadástól, az anyagtól és a kivitelezés minőségétől függ – nem pusztán az eljárás nevétől. Egy jól megtervezett, teljesen átolvasztott lézeres varrat teljes értékű teherviselő szerkezeti kötés lehet; egy rosszul illesztett nem. Ezért nem adunk meg általános szilárdsági értékeket. A kötést a terhelési esetre tervezzük, és tíz vagy több év ciklikus terhelésre szánt hegesztett szerkezeti részegységeket építünk.

Miért robot vezesse a hegesztőfejet

A lézer pontos, de csak annyira, amennyire pontos a pálya, amelyet követ. Ezért lézerhegesztésünk robotos.

Cellánkban egy IPG LightWELD XR szállézeres hegesztőfejet egy kollaboratív FANUC CRX robot visz. CRX kobotjaink egy része hetedik tengelyként lineáris pályán halad, így egyetlen robot egy teljes munkateret lefed – a hosszú kereteket és a nagy paneleket is. A pályát 3D-kamera vezeti, a varratok pedig felügyelettel vagy önállóan is készülhetnek. A robot minden alkalommal pontosan ugyanazt a pályát tartja, pontosan ugyanazzal a sebességgel – ebből fakad az alacsony deformáció és az ismételhetőség.

Ugyanezek a kobotok nem csak hegesztenek: automatikusan szerelnek részegységeket, és kiszolgálják a Mazak CNC-t és más gépeket. Egy hegesztett keret így úgy haladhat végig a hajlításon, a hegesztésen és a forgácsoláson, hogy közben nem hagyja el ugyanazt a csapatot. A részletek a technológiai oldalon olvashatók.

Lézeres tisztítás hegesztés előtt és után

A varrat minősége már a hegesztés előtt eldől. A kötésen lévő olajok, oxidok és felületi rétegek porozitást és egyenetlen varratot okozhatnak. Munkafolyamatunk ugyanannak a folyamatnak a részeként tartalmazza a kötés lézeres előtisztítását és a varrat lézeres utótisztítását, így a felület előkészített, az eredmény pedig kész – külön munkaállomás beiktatása nélkül.

Rozsdamentes acélnál a hegesztési elszíneződés és a felületi oxidok visszatérő témát jelentenek. Egyik referenciaprojektünk egy kézi elektrokémiai tisztítópisztoly, amelyet pontosan erre a feladatra terveztünk – a munkáink között találja.

Alkatrész tervezése lézerhegesztéshez – ellenőrzőlista

Számoljon szoros illesztéssel. Tartsa a réseket kicsinek és egyenletesnek; a korábbi lépésekben végzett pontos hajlítás és stancolás itt térül meg.
Válassza ki korán a kötéstípust. A tompa, átlapolt, sarok- és élvarratok eltérően viselkednek; írja meg, milyen terhelést visel a kötés.
Hagyjon helyet a fejnek. A robotnak rálátásra és mozgástérre van szüksége a varrat mentén.
Jelölje a látható varratokat. Ha egy varrat esztétikai jelentőségű, jelezze – ez befolyásolja a beállítást és a felületkezelést.
Gondoljon a készülékre. Az önpozicionáló elemek, például fülek és hornyok, megkönnyítik a részegységek pozicionálását, és csökkentik a készülékkel kapcsolatos munkát.
Adja meg az anyagot és a felület állapotát. Rozsdamentes, szerkezeti acél, bevonatos vagy kezeletlen – mindegyik saját paramétereket igényel.

Gyakori kérdések

Mire használják a lézerhegesztést?

Mindenhol, ahol pontos, kis deformációjú kötésekre van szükség – vékonylemez szerelt egységekhez, rozsdamentes burkolatokhoz és keretekhez, szerkezeti részegységekhez és látható varratú alkatrészekhez. Mi az általunk épített gépek kereteihez, paneljeihez és részegységeihez használjuk.

Erősebb a lézerhegesztés a TIG- vagy a MIG-hegesztésnél?

Nem eleve. A szilárdság a kötés kialakításából, a beolvadásból és a kivitelezésből adódik. Egy lézeres varrat lehet teljes értékűen teherviselő; előnye az alacsony deformáció és az ismételhetőség, nem pedig egy „erősebb” címke.

Szükséges a lézerhegesztéshez hozaganyag-huzal?

Nem mindig. Egyes kötéseket hozaganyag nélkül hegesztünk, másokat huzallal. A lézerhegesztés általában kevesebb hozaganyagot fogyaszt, mint az ívhegesztés.

Alkalmazható a lézerhegesztés vékony rozsdamentes acélon?

Igen – ez az egyik legerősebb alkalmazási területe. Az alacsony hőbevitel síkban tartja a vékony paneleket, és mérsékli az elszíneződést.

Egyedi darabokat is hegesztenek, vagy csak sorozatokat?

Mindkettőt. Cellánk egyedi darabokra és kis sorozatokra van berendezve, a többi képességünk mellett.

Következő lépés

Van olyan hegesztett szerelt egysége, amelynek síknak kell maradnia, tisztán kell kinéznie, és évekig terhelést kell viselnie? Küldje el a modellt, és írja meg, mit kell tudnia. Megnézzük a kötéseket, az illesztést és a sorrendet, és megmondjuk, hogy a lézerhegesztés a megfelelő eljárás-e – vagy sem. Vegye fel velünk a kapcsolatot.

A lézerhegesztés közérthetően: hogyan működik, mennyire erős, és mikor vezesse robot a hegesztőfejet