Kāds ir optimālais attālums starp lāzera metināšanas pistoli un detaļu?

Daudzi cilvēki, kas pirmo reizi izmanto rokas lāzera metināšanas ierīces, jautā: "Cik tālu no detaļas jābūt dzesētājam?" Parasti tiek minēts tiešsaistes atbilde — 3–5 mm vai 5–15 mm. Tomēr šis skaitlis nav piemērojams visām situācijām — īpaši bieži izmantotajām rokas lāzera metināšanas pistolēm ar pakāpveida (ierobežojošo) dzesētāju. Šīm pistolēm dzesētāja apakšā ir pakāpveida konstrukcija, kas ļauj dzesētājam viegli slidināties pa tērauda plāksnes virsmu. Pašai pistolei ražotājs jau ir noteicis fiksētu attālumu starp dzesētāju un detaļu. Jums nav jāuzmanās, lai uzturētu gaisā "3–5 mm" attālumu — vienkārši slidiniet to pa virsmu.

Tāpēc aizmirstiet par gaisā turēšanas attālumu. Koncentrējieties uz defokussēšanu — kā arī vēl dažiem citiem būtiskiem iestatījumiem. Šādi seši galvenie faktori palīdzēs jums noskaidrot, kas patiesībā nosaka optimālo attālumu starp lāzera metināšanas pistoli un detaļu.

Pirmkārt, atšķiriet divus jēdzienus: defokuss vs. fiziskais sprauslas atstarpe

Daudzi operatori šos divus jēdzienus sajauc, kas noved pie bezgalīgiem parametru pielāgojumiem. Defokuss ir lāzera staru fokusa punkta vertikālā pozīcija attiecībā pret apstrādājamās detaļas virsmu: pozitīvs defokuss (fokusa punkts virs virsmas), nulles defokuss (tieši uz virsmas), negatīvs defokuss (fokusa punkts materiāla iekšienē). Fiziskā sprauslas atstarpe ir patiesā gaisa attālums starp sprauslas galu un apstrādājamās detaļas virsmu. Rokā turamai pistolei ar pakāpjveida sprauslu sprauslas apakšdaļa tieši slīd pa tērauda plāksni. Fiziskā atstarpe ir fiksēta un ļoti maza (parasti 0,5–2 mm slīdes brīvā telpa vai pat pilnīgi vienlīdzīga). Jums nav jātur 3–5 mm atstarpe. Pieliekiet vienkārši sprauslas pakāpienu līdzīgi uz detaļas un kustiet. Šajā brīdī metināšanas rezultāts galvenokārt tiek pielāgots, mainot defokusu, nevis mainot jau fiksēto fizisko atstarpē. Tāpēc, kad mēs runājam par „optimālo attālumu” pakāpjveida sprauslām, būtība ir defokusa optimizācija.

Seši galvenie faktori nosaka jūsu optimālo defokusu

● Lāzera optiskie parametri

Fokusa punkta atrašanās vieta un defokusa vērtība tieši nosaka optimālo darba attālumu. Pozitīvais defokuss (+0,5 līdz +2 mm) ir vispiemērotākais plānām loksnes (0,5–2 mm), virsmas metināšanai un siltuma ievades samazināšanai, lai izvairītos no deformācijām. Negatīvais defokuss (−0,5 līdz −2 mm) ir vispiemērotākais biezām plātnēm (3 mm un biezākām), dziļas penetrācijas metināšanai un savienojuma dziļuma maksimizācijai. Nulles defokuss (0 mm) ir piemērots precīzai punktveida metināšanai vai operācijām, kurās ir jāievēro īpaša uzmanība caurumam (keyhole), taču tas parasti palielina porainību. Jo garāks fokusa attālums un jo lielāks gaisma punkta izmērs, jo plašāks ir pieļaujamais defokusa diapazons. Vienrežīmīgi staru kūļi ir jutīgi pret defokusa izmaiņām un tiem raksturīgs šaurs pieļaujamais diapazons; daudzrežīmīgiem staru kūļiem ir augstāka defokusa izmaiņu izturība. Attiecībā uz lāzera jaudu — augsta jauda ļauj plašāku defokusa robežu, bet zema jauda prasa stingru darba attāluma kontroli, lai nodrošinātu nepieciešamo enerģijas blīvumu.

● Apstrādājamā materiāla veids un biezums

Dažādiem materiāliem ir ļoti atšķirīga siltumvadītspēja un atstarošanas spēja. Oglekļa tērauds un nerūsējošais tērauds ir salīdzinoši viegli savienojami — plānām loksnes izmanto pozitīvu defokusu, biezām plāksnēm — negatīvu defokusu. Alumīnijs, varš un citi ļoti atstarojoši materiāli parasti prasa augstu jaudu un negatīvu defokusu, kā arī ārkārtīgi tīru virsmu. Cinkots tērauds viegli veido poras tādēļ, ka cinks iztvaiko; tāpēc bieži izmanto negatīvu defokusu kopā ar svārstību (wobble) metināšanu. Loksnes vai plāksnes biezums ir kritiski svarīgs: plānām loksnes nepieciešams lielāks pozitīvs defokuss, lai novērstu caurdegšanu; biezām plāksnēm nepieciešams mazāks negatīvs defokuss, lai palielinātu iedegšanās dziļumu. Netīra virsma? Eļļa, rūsa vai skalas traucē absorbciju. Parasti jāpārvieto defokuss nedaudz uz negatīvo pusi (aptuveni -0,2 līdz -0,5 mm).

● Metināšanas process un savienojuma veids

Dažādi metināšanas mērķi prasa dažādu defokusa izvēli. Dziļai caurmetināšanai izmantojiet mazu (vai negatīvu) defokusu. Gludai, estētiski pievilcīgai metinājuma šuvim izmantojiet nedaudz lielāku (pozitīvu) defokusu. Savienojuma veids (galu pie galas, pārklājuma, taisnleņķa) un spraugas lielums nosaka, kur uz metāla virsmas nonāk lāzera galiņš, kā arī to, kāds defokuss ir vispiemērotākais. Ja savienojuma sprauga pārsniedz 0,3 mm, viena defokusa regulēšana to nevar novērst – jāizmanto piepildviela. Ir būtiska atšķirība starp piepildvielas un autogēno (bez piepildvielas) metināšanu. Autogēnās metināšanas gadījumā defokusa logs ir šaurs, un nepieciešama precīza fokusa punkta novietošana; tā ir piemērota ciešiem savienojumiem ar spraugām mazāk nekā 0,1 mm. Piepildvielas metināšana paplašina defokusa logu, jo kausētās masas tilpumu papildina piepildviela, taču piepildvielas padodēšanas leņķis jāpielāgo defokusa vērtībai. Ieteicamais piepildvielas leņķis ir 30–45°, piepildvielas galiņam jānonāk metināmās šuves priekšējā malā. Defokusam jābūt nedaudz negatīvam (−0,5 līdz −1 mm), lai vienlaikus kausētos gan pamatmetāls, gan piepildviela. Arī metināšanas ātrums ir svarīgs: augstāks ātrums samazina siltuma ievadi uz vienu garuma vienību, tāpēc parasti jāpalielina pozitīvais defokuss (lāzera spots kļūst lielāks un siltuma sadale – plašāka), lai kompensētu šo efektu. Otrādi, zemāks ātrums ļauj izmantot lielāku negatīvo defokusu dziļākai caurmetināšanai.

● Dūzela struktūra

Dažādi dūzeļu dizaini ir ar dažādām naturālajām defokusa diapazona vērtībām. Standarta apaļās dūzeles ir universālas un labi darbojas ±1 mm defokusa diapazonā. Šaurās spraugas dūzeles paredzētas šauriem šuvēm vai dziļas iekļūšanas metināšanai – ieteicamais negatīvais defokuss ir no −0,5 līdz −1,5 mm. Platajos leņķos darbojošās dūzeles paredzētas platiem šuvēm vai vibrācijas metināšanai – tās var izmantot pozitīvam defokusam no +1 līdz +2 mm. Tīrīšanas dūzeles galvenokārt paredzētas pirms metināšanas virsmas tīrīšanai un netiek izmantotas kā atsauce metināšanas defokusam. Arī dūzeļu atveres lielums ir svarīgs: lielākas atveres ļauj plašāku defokusa diapazonu; mazas atveres (piemēram, zem 4 mm) prasa precīzu defokusa regulēšanu, lai izvairītos no sadursmes bojājumiem.

● Aizsarggāze un vide

Aizsarggāzes veids, plūsmas ātrums un spiediens tieši ietekmē optimālo defokusa attālumu. Ja defokusa attālums ir pārāk liels, gāzes seguma kvalitāte pasliktinās, kas izraisa oksidāciju un porainību. Argons viegli veido plazmas strūklu. Ja jūsu defokuss ir pārāk liels (degļa galiņš pārāk tālu no detaļas), šī strūkla absorbfē jūsu lāzera enerģiju un samazina iedziļinājumu. Tāpēc, izmantojot argonu, ieteicams uzturēt defokusu ietvaros ±1 mm un fizisko atstarpi (ja tā ir regulējama) ne vairāk kā 10 mm. Helija augstā jonizācijas enerģija efektīvi supresē plazmu un ļauj plašāku defokusa logu — tas nodrošina labu aizsardzību pat nedaudz lielākās attālumā, taču tas ir dārgāks. Slāpekli izmanto nerūsējošā tērauda metināšanai, lai novērstu oksidāciju, taču tas var ietekmēt metinājuma mehāniskās īpašības; defokuss būtu jāiestata nedaudz negatīvs. Dūmi un šķidrās izsviedes arī ir svarīgi rādītāji: pārāk mazs attālums izraisa to, ka izsviedes pielīp degļa galiņam un lēcai; pārāk liels attālums destabilizē kausētās masas baseinu un pat palielina izsviedes. Optimālais punkts parasti ir tur, kur gāzes plūsma ir vienmērīga un izsviedes minimālas.

● Darba gabala forma un darbības metode

Planiem darba gabaliem defokuss var tikt iestatīts stabili. Liektiem vai neregulāriem daļām (piemēram, caurulēm) defokusu ir jāpielāgo dinamiski (vai jāizmanto šuvju sekošanas deglis), lai fokusa punkts paliktu uz metināmās šuves. Šādos gadījumos ieteicams nedaudz pozitīvs defokuss (+0,5 līdz +1 mm), izmantojot plašāku gaisma punktu, lai kompensētu augstuma svārstības. Starp rokā turētu un automatizētu metināšanu ir ļoti liela atšķirība. Jūs neesat robots. Nevajadzētu censties sasniegt nulles defokusu vai lielus negatīvus defokusa lielumus. Vietoj tam izvēlieties elastīgāku diapazonu, piemēram, no 0 līdz +1 mm. Pat ja jūsu roka svārstās ±0,5 mm, metinājuma kvalitāte paliek pieņemama. Automatizētā metināšana var precīzi iestatīt defokusu līdz 0,1 mm un parasti izmanto negatīvu defokusu, lai maksimāli palielinātu iedeguma dziļumu, vai nulles defokusu precīzai pozicionēšanai.

Praktiska metode, kā ātri atrast optimālo defokusu

Pirmkārt, izvēlieties piesardzīgu sākumpunktu, pamatojoties uz materiāla biezumu:

● Plānām loksnes veida detaļām ≤2 mm: sāciet ar +0,5 mm.

● Vidēja biezuma plāksnēm 3–5 mm: sāciet ar 0 mm vai −0,5 mm.

● Biezs plāksnis ≥6 mm: sākt pie −1 mm.

Pēc tam veiciet defokusa pakāpju testu. Paņemiet atkritumu gabalu no tās pašas materiāla. Metiniet īsus metinājuma pavedienus ik pēc 5–10 mm, mainot defokusu solīs pa 0,2–0,3 mm. Pēc metināšanas izgrieziet cauri pavedieniem un izpētiet šķērsgriezumu. Defokusa vērtība, kas nodrošina maksimālo iedeguma dziļumu, regulāru kausētās vietas formu un nav porainības, ir jūsu optimālais punkts. Beigās izmantojiet šo defokusu, lai veiktu pilnu metinājuma šuvi, un pārbaudiet: gluda augšējā šuves virsma bez pārmērīgas izspļaušanās; stabila apakšējā šuve, ja tā ir nepieciešama; nekas no oksidācijas vai krāsas maiņas gāzes aizsargātajā zonā.

Svarīgs brīdinājums: katru reizi, kad maināt materiāla veidu, biezumu, dzesētāja sprauslu vai aizsarggāzes veidu, atkārtoti veiciet defokusa pakāpju testu. Neatkarīgi no atmiņas.

Bieži sastopamās maldības un pareiza izpratne

Maldība 1: „Manam metināšanas pistolei ir pakāpju veida sprausla, tāpēc man nav jāuztraucas par defokusēšanu.“

Šeit ir patiesība: pakāpveida dzesētājs fiksē tikai fizisko spraugu. Jums joprojām ir jāiestata defokuss, regulējot objektīvu galvas iekšienē. Slīdot pa apstrādājamo virsmu ar +1 mm defokusu salīdzinājumā ar −1 mm defokusu, iegūsiet divkāršu atšķirību iedziļināšanas dziļumā.

Kļūdaina uzskats Nr. 2: „Argons un hēlijs ir līdzīgi; es varu iestatīt attālumu patvaļīgi.”

Pareiza izpratne: Argons ir ļoti jutīgs pret defokusa attālumu. Izaugot par ±1,5 mm, plazmas mākonis viegli veidojas un samazina iedziļināšanas dziļumu. Hēlijam ir daudz lielāka pieļaujamā robeža. Ja maināt gāzi, jums jāpielāgo defokuss no jauna.

Kļūdaina uzskats Nr. 3: „Reiz iestatītais defokuss vairs nekad nepieciešas koriģēt.”

Patiesībā dzesētāji nodilst, objektīvi netīrās un materiālu partijas atšķiras. Periodiski vai tad, kad maināt ražošanas partijas, ātri pārbaudiet defokusu.

Ieteicamais sākuma defokuss dažādiem materiāliem un biezumiem

Tabulā zemāk ir apkopoti ieteicamie sākotnējie defokusa vērtību parametri bieži izmantotajām lietojumprogrammām. Ņemiet vērā, ka šīs ir tikai sākuma vērtības – faktiskā optimālā vērtība jāapstiprina ar pakāpju testu.

Uzturēšana un praktiski padomi

Pat ja jūs atradīsiet teorētiski optimālo defokusu, rezultāti joprojām būs slikti, ja sprausla ir aizsprostota ar izšļakstījumiem, aizsarglēca ir netīra vai gāze nav tīra. Ieteicams katru dienu pirms darba uzsākšanas pārbaudīt sprauslas pakāpienu plaknumu un izšļakstījumus notīrīt ar vara suku. Katru reizi, kad maināt gāzi, pārbaudiet, vai gāzes caurule ir sausa un tīra – eļļas piesārņojums nekavējoties sabojā lēcu. Aizsarglēcu nomainiet vai pārbaudiet katras 8–16 metināšanas stundas laikā. Filtri un žāvētāji, kas uzstādīti gāzes avotā, ievērojami pagarinās sprauslas un lēcas kalpošanas laiku. Ja jūsu rokas metināšanas lāzera pistole ir aprīkota ar pakāpētu sprauslu, brīvi varat to novietot tieši pret detaļu – tieši tā tā ir projektēta, lai darbotos. Pēc tam koncentrējiet savu uzmanību uz defokusa regulēšanu, pareizās aizsargvides gāzes izvēli un piepildīšanas vadītāja leņķa iestatīšanu. Tie ir patiešām faktori, kas nosaka metinājuma kvalitāti un efektivitāti.

Neesat pārliecināts, vai jūsu pašreizējās defokusa iestatījumi ir pareizi? Vai nepieciešamas konkrētas parametru ieteiksmes materiāliem, piemēram, alumīnijam, varai vai cinkotam loksnēm? Sazinieties ar Raysoar tehnisko komandu. Mēs nodrošinām individuālu konfigurācijas atbalstu un varam ietaupīt jums dienas ilgus eksperimentus un kļūdu meklēšanu.