Néhány éve az új lézerforrások (a diszk- és szállézerek) megjelenése lendületet adott az új hegesztési eljárások megvalósításának, és a további kutatások és fejlesztések eredményeként egyre több ipari területen kerültek ezek az új lézertípusok bevezetésre. Írásunkban is egy ilyen speciális hegesztési eljárást ismertetünk.

Lézersugaras hegesztés

A lézersugaras hegesztés speciális ömlesztő hegesztési eljárás, amelynél a lézersugár optikai úton – tükör, lencse, száloptika segítségével – vezethető ki a hegesztendő munkadarab felületére, ahol a sugár elnyelődése hozza létre a hegesztéshez szükséges hőmennyiséget. Az optikai rendszernek köszönhetően az eljárás során nincs mechanikus, illetve villamos érintkezés a munkadarab és a lézersugár között. Továbbá az egymás mellé helyezett darabok hozaganyag nélkül is hegeszthetők.

A hegesztés közben kialakult kékes fény mutatja, hogy a hegesztendő munkadarab anyaga túlhevítés hatására kedvező állapotú plazmát hozott létre. A hatásfok növelése érdekében a lézergépeket hűteni kell (levegővel, vízzel, folyékony nitrogénnel). A lézerforrásból kilépő lézersugarat optikailag igen kis átmérőre fókuszálják, ezért válik a lézernyaláb nagy intenzitásúvá, amelynek hatására a fém megömleszthető. Ez a hegesztési eljárás elsősorban vékonyabb anyagok hegesztésére alkalmas, főleg ponthegesztésre vagy pontsorok készítésére.

Lézersugaras hegesztéskor a megömlött fém dermedési sebessége többszöröse a hagyományos hegesztési eljárásoknál tapasztaltnak. A fémek szemcseszerkezetük szerint különbözőképpen reagálnak a rendkívül gyors dermedésre: az alumíniumötvözetek például hajlamosak a repedésre.

Varratképzés és előkészületek a hegesztésre

Az anyagban az elnyelődés mértékét a lézernyaláb teljesítménysűrűségének növelésével szabályozhatjuk, amelyet a lézersugár fókuszálásával lehet elérni. A teljesítménynek és az energiasűrűségnek elegendőnek kell lennie ahhoz, hogy a hegesztendő fémek megolvadjanak és a hegesztési varrat formája a kívánt behatolási mélységen kialakuljon. Túl alacsony teljesítmény és energiasűrűség esetén a fém nem olvad meg, illetve a varratmélység nem lesz elegendő, így az anyagok nem érintkeznek megfelelően.

Ellenben ha túlzott az energiabevitel, az anyag elkezd párologni, és varrat helyett lyuk képződik. A lézersugaras hegesztés előtt célszerű a hegesztendő felületek tisztítását elvégezni, ami a felületen lévő nedvesség, zsír és más szerves anyag eltávolítását jelenti. A szennyezett felület a lézersugár elnyelődését növelheti ugyan, de ezáltal helyi, szabályozatlan hőbevitel jön létre, amelynek következtében hegesztési hibák képződnek, illetve a hegesztési fröcskölés mértéke is fokozódhat. Az ilyen jellegű hibák a berendezés üzemeltetését is zavarják, mivel a fröcskölődés a munkatér beszennyeződését okozhatja, illetve a munkadarab felülete is szennyeződik.

A cikk teljes terjedelemben a GyártásTrend szeptemberi számában olvasható.