Laserlassen Uitgelegd: Technieken, Types en Industriële Toepassingen

Wat is Laserlassen?

Laserbalklassen (LBW) is een lastechniek die gebruikt wordt om stukken metaal of thermoplasten te verbinden door middel van een laser. De bundel biedt een geconcentreerde warmtebron, wat nauwe, diepe lassen en hoge lassoorties toelaat. Het is gebaseerd op sleutelgat- of penetratiemodus lassen.

Laserlassen werkt in twee fundamenteel verschillende modus: geleidingsbeperkt lassen en sleutelgatlassen. De modus waarin de laserbundel zal interageren met het materiaal dat gelast wordt, hangt af van de energiedichtheid over de bundel die het werkstuk treft.

De processen worden veel gebruikt in hoge-volume toepassingen met automatisering, zoals in de auto-industrie. Het belangrijkste voordeel van laserlassen, door zijn hoge energiedichtheid, is het vermogen om het gebied aan de randen van de las te smelten, zonder een groot gebied van het onderdeel te beïnvloeden.

Laserlassen is een hoog-energiedichtheid smeltlasproces dat hoge aspectratio lassen produceert met een relatief lage warmteinvoer vergeleken met booglasprocessen. Bovendien kan laserlassen "uit een vacuüm" worden uitgevoerd en de vezeloptische levering van nabij-infrarood vaste-staat laserbundels biedt verhoogde flexibiliteit vergeleken met andere verbindingstechnologieën.

Uitrusting van Laserbundelmachine

De belangrijkste onderdelen of uitrusting van laserbundellassen zijn:

• Lasermachine: Een machine die een laser produceert voor lassen. De hoofonderdelen van de lasermachine worden hieronder getoond.
• Stroombron: Een hoge-spanningsstroombron wordt over de lasermachine aangelegd om een laserbundel te produceren.
• CAM: Computer-ondersteunde fabricatie waarin de lasermachine geïntegreerd is met computers om het lasproces uit te voeren. Alle controlerende acties tijdens het lasproces door laser worden gedaan door CAM. Het versnelt het lasproces in grote mate.
• CAD: Computer-ondersteund ontwerp. Wordt gebruikt om de werkzaamheden voor lassen te ontwerpen. Hier worden computers gebruikt om het werkstuk te ontwerpen en hoe het lassen erop wordt uitgevoerd.
• Schermgas: Een schermgas kan tijdens het lasproces gebruikt worden om oxidatie van het werkstuk te voorkomen.

Hoe Werkt Laserbundellassen?

Laserlassen is een proces om metalen of thermoplasten te verbinden met een laserbundel om een las te vormen. Door een dergelijke geconcentreerde warmtebron kan laserlassen in dunne materialen uitgevoerd worden met hoge lassnelheden van meters per minuut, en in dikker materialen kunnen nauwe, diepe lassen tussen vierkante randen geproduceerd worden.

Laserbundellassen werkt op het principe dat wanneer de elektronen van een atoom geëxciteerd worden door het ontvangen van energie. En dan na enige tijd, wanneer het terugkeert naar zijn grondtoestand, het een foton van licht uitzendt.

De concentratie van deze uitgezonden foton wordt verhoogd door de geëxciteerde emissie van straling en we krijgen een hoge-energie gefocuste laserbundel. De lichtversterking door gestimuleerde emissie van straling heet een laser.

Initieel wordt de lasmachine opgesteld (tussen de twee metaalstukken om te verbinden) op de gewenste locatie. Later, na opstelling, wordt een hoge-spanningsstroomvoorziening toegepast op de lasmachine om een operatie uit te voeren.

De lens wordt gebruikt om de laser te focussen op het gebied waar lassen vereist is. CAM wordt gebruikt om de snelheid van de laser en het werkstuktafel tijdens het lasproces te controleren.

Het start de flitslamp van de machine en het uitzendt lichtfotonen. De energie van lichtfotonen wordt geabsorbeerd door de atomen van robijnkristallen en elektronen worden geëxciteerd naar hun hogere energieniveaus. Wanneer ze terugkeren naar hun lage energietoestand of grondtoestand, zenden ze een foton van licht uit.

Deze lichtfoton stimuleert opnieuw de elektronen van het atoom en produceert twee fotonen. Dit proces gaat door en we krijgen een gefocuste laserbundel die op de gewenste locatie wordt gebruikt voor het lassen van meerdere stukken samen.

Types Lasers Gebruikt

1. Gaslasers: Het gebruikt mengsels van gassen als lasersmedium om laser te produceren. Mengsels van gassen zoals stikstof, helium en CO₂ worden als lasersmedium gebruikt.
2. Vaste-staat laser: Het gebruikt diverse vaste media zoals synthetische robijnkristal (chroom in aluminiumoxide), neodymium in glas (Nd:glas), en neodymium in yttrium-aluminium-graan (Nd:YAG, meest gebruikt).
3. Vezellaser: Het lasersmedium in dit type laser is de vezeloptiek zelf.

Voordelen van Laserbundelmachine

Preciëze controle van de laserbundel biedt gebruikers verschillende voordelen ten opzichte van TIG, MIG en puntlassen:

• Lassterkte: De laserslas is smal met een uitstekende diepte-breedteverhouding en hogere sterkte.
• Warmtebeïnvloede zone: De warmtebeïnvloede zone is beperkt, en door snelle afkoeling wordt het omringende materiaal niet gegloeid.
• Metalen: Lasers lassen met succes koolstofstaal, hoogsterktestaal, roestvrij staal, titanium, aluminium en edele metalen alsook ongelijksoortige materialen.
• Precisie werk: De kleine, nauwkeurig gecontroleerde laserbundel stelt nauwkeurige micro-lassen van miniature componenten toe.
• Vervorming: Onderdelen hebben minimale vervorming of krimp.
• Geen contact: Geen fysiek contact tussen het materiaal en de laserkop.
• Eenzijdig lassen: Laserlassen kan puntlassen vervangen waarbij toegang van één kant vereist is.
• Schroot: Laserlassen is controleerbaar en genereert lage volumes schroot.

Nadelen van Laserbundelmachine

• De lasuitrusting is duur, dus de kosten voor dit proces zijn hoog.
• Als vulmateriaal noodzakelijk is, maar in dit proces wordt een beperkt hoeveelheid geproduceerd met het gebruik van vulmateriaal, dus relatief duur.
• Er zijn ook een paar na-lasoperaties.
• Lassen moeten nauwkeurig lateraal onder de bundel gepositioneerd zijn.
• De eindpositie van de las is nauwkeurig uitgelijnd met het bundelinslagpunt.
• De maximale lasdikte die gelast kan worden door laserbundel is enigszins beperkt.
• Materialen met hoge thermische geleiding en reflectiviteit zoals Al en Cu legeringen kunnen de lasbaarheid met lasers beïnvloeden.
• Een geschikt plasmacontroleapparaat moet gebruikt worden om de lasherhaalbaarheid te garanderen bij matige tot hoge vermogen laserlassen.
• Lasers neigen tot lage energieomzettingsefficiëntie, minder dan 10 procent.
• Enkele lasporositeit en broosheid kan verwacht worden, als gevolg van de snelle verstrengelingseigenschappen van de LBM.

Toepassing van Laserbundelmachine

• Het is prominent in de auto-industrie. Dus het wordt gebruikt in gebieden waar grootvolumeproductie vereist is.
• Het wordt ingezet voor hoge-precisie lassen. Omdat het geen elektrode gebruikt, zal de eindlas licht maar sterk zijn.
• Laserlassen wordt ook vaak gebruikt in het maken van sieraden.
• Laserbundellassen wordt in de medische industrie gebruikt om metalen op kleine schaal te verbinden.