ריתוך שקיעה בלייזר הוא תהליך מורכב הדורש הכנה רבה לפני הפעלת הלייזר.
להלן כמה מהשלבים העיקריים המעורבים בתהליך.
שלב 1 - הכנת פני השטח
למלטי מתכת ולמטילי יש ציפוי משטח מגן. ציפויים אלו הם בדרך כלל שמנים המשמשים למניעת חלודה, ציפוי מתכת או תחמוצות (במקרה של אלומיניום).
אתה צריך להסיר תרכובות וזיהומים לא רצויים מהמתכת ולחספס את פני השטח - משטח מחוספס יותר גורם להידבקות מתכת טובה יותר במהלך הריתוך. הבליטות והחללים הזעירים על פני השטח מספקים נקודות עיגון מצוינות למתכת המילוי המותכת להיצמד אליה.
שלב 2 - משלוח מתכת מילוי
מתכת המילוי, בדרך כלל אבקת מתכת עדינה, זורמת מתוך פיית אוויר עם גז אינרטי (חנקן או ארגון). גזים אינרטיים מונעים חמצון, מפוצצים זיהומים בלתי רצויים משטח, ושומרים על ריתוכים נקיים וללא סיגים.
הכנת אבקות מתכת עדינות ועקביות היא תהליך יקר. יצירת אבקת המתכת דורשת בדרך כלל יותר מאמץ מאשר ריתוך משקעי לייזר עצמו.
לכן, מכונות השקעת לייזר רבות משתמשות בחוטי מתכת דקים במקום זאת. ניתן להזין את החוט באופן ידני או אוטומטי באמצעות מנוע ומערכת רולר ליד ראש הלייזר.
יש לציין כי בעת ריתוך, מתכת המילוי יכולה להיות זהה לחומר העבודה, בעוד שציפוי פני השטח יכול להיות שונה.
שלב 3 - חימום לייזר מקומי
מערכת CNC מדויקת מכוונת קרן לייזר בעוצמה גבוהה למקום הרצוי. הלייזר ממיס את משטח העבודה ואת מתכת המילוי הנכנסת תוך פחות משנייה.
קרן הלייזר מכניסה כמות קבועה של אנרגיה לחומר העבודה, ואזור שקיעת האנרגיה נשלט על ידי הספק של מקור הלייזר וקוטר הנקודה. קוטר נקודת הלייזר הוא גודל נקודת המגע בין הלייזר לחומר העבודה.
גודל נקודה גדול יותר אומר שהאנרגיה מפוזרת יותר וככל שנדרש זמן רב יותר להמיס את פני השטח. קוטר הנקודה הקטן יותר אומר שכל אנרגיית הלייזר מרוכזת בנקודה זעירה, ומפחיתה את זמן ההיתוך.
גודל נקודה קטן יותר פירושו דיוק רב יותר וזמני ריתוך מהירים יותר. זה גם ממזער עיוות חומר מכיוון שהחום מרוכז בנקודה אחת ואין עודף חום מוקרן לסביבה שמסביב.
שלב 4 - שכבות ומעברים מרובים
השקעת מתכת בלייזר (LMD) אינה מוגבלת לריתוך, היא משמשת לעתים קרובות גם ליצירת רכיבים מאפס. לאחר מעבר הלייזר הראשוני, ראש הלייזר עובר סיבוב נוסף ומפקיד שכבה חדשה של חומר על גבי השכבה הראשונה. חזור על תהליך זה עד שתגיע לגובה הרצוי.
לייצור תוסף, השכבות נמשכות עד לבניית החלק השלם. לעומת זאת, ריתוך דורש רק שכבה אחת או שתיים.
עובי השכבה ומספר השכבות עוזרים לשלוט בכמות המתכת המופקדת.
שלב 5 - קירור והתמצקות
מכיוון שהחום הוא מקומי, גם האזור המרותך מתקרר יחסית מהר, כמעט מיד לאחר שהלייזר עוזב את המקום.
תהליך LMD כולל הפקדת אנרגיה ישירות לנקודה קטנה על חומר העבודה. נקודות מגע קטנות יותר אומרות שהאנרגיה מנוצלת ביעילות רבה יותר, כך שהלייזר יכול לנוע מהר יותר.
לייזר מהיר יותר פירושו פחות אנרגיה כוללת וחום המופקדים בחומר העבודה. פחות חום שהופקד פירושו קירור מהיר יותר. קירור מהיר מביא את תופעת הלוואי הנוספת של מבנה מיקרו טוב יותר.
7 היתרונות של ריתוך בלייזר
השקעת מתכת בלייזר (LMD) היא הצטברות של שנים רבות של מחקר על טכנולוגיית ייצור תוסף. כל היבט של שקיעת מתכת בלייזר תוכנן עם מטרה אחת בראש - שיפור התהליכים המסורתיים.
להלן כמה מהיתרונות הגדולים ביותר שריתוך השקעת לייזר מביא לתהליכי ייצור מודרניים.
1. זמן ריתוך מהיר יותר
הלייזר בעל ההספק הגבוה ממיס את חומר העבודה במהירות, ובקר ה-CNC מעביר במהירות את ראש הלייזר מנקודה אחת לאחרת, וכתוצאה מכך זמני ריתוך מהירים להפליא.
הזנת שולחן אוטומטית מאפשרת ריתוך רציף ללא עצירות במהלך התהליך. ריתוך מבוקר מחשב גם ממזער שגיאות, וחוסך יותר זמן ברצפת הייצור.
ניהול ואופטימיזציה של פרמטרים שונים של שקיעת מתכת בלייזר משפר את יעילות הריתוך ומפחית את זמן הייצור.
2. דיוק ושליטה גדולים יותר
כמעט כל מכונת השקת מתכת בלייזר היא אוטומטית ומבוקרת מחשב, למעט כמה דגמים כף יד. דיוק ובקרה גבוהים מאפשרים ריתוכים מורכבים יותר במהירויות מהירות יותר.
מעט רתכים מנוסים יכולים להתאים לדיוק ולדיוק של מכונות ריתוך לייזר אוטומטיות.
3. ריתוכים באיכות גבוהה יותר
חלקיקי האבקה העדינים של חומר המילוי ממלאים פערים בצורה יעילה יותר, וכתוצאה מכך ריתוך חזק יותר. מכיוון שהכל נמדד מראש ונשלט על ידי מחשב, כמות המתכת המופקדת היא בדיוק מה שצריך, כלומר הבריכה המותכת נשארת עקבית לאורך כל התהליך.
בנוסף, סילונים פנימיים משמשים למניעת היווצרות סיגים וחמצון מתכת וכדי לפוצץ שברים קטנים של מתכת אידוי.
4. אפס עיוות של מקור חום
תהליכי ריתוך מסורתיים מכניסים כמויות גדולות של חום לא רצוי לחומר הבסיס. כמות קטנה של חום מועברת למפרק ההלחמה, והשאר מחלחל לסביבה שמסביב, וגורם למתכת לעיוות (עיוות).
שקיעת מתכת בלייזר היא תהליך מדויק ביותר בו קרן הלייזר ממיסה רק חלק קטן מחומר העבודה ותו לא. התהליך כל כך יעיל עד שהוא משמש לעתים קרובות לריתוך משטח מלא מכיוון שאין צורך לדאוג לעיוות החומר.
ריתוך משטח הוא תהליך של ציפוי חומר אחד בחומר אחר (או חומרים) כדי לשפר את גימור פני השטח ועמידות בפני שחיקה.
5. תאימות חומרים רחבה יותר
הריתוך הופך לקשה יותר ככל שעוברים לחומרים איכותיים יותר ונדירים יותר. התהליך המסורתי מתאים לחומרים נפוצים כמו ברזל, נחושת, נירוסטה ואפילו סגסוגות אלומיניום. אבל יש מקרים מיוחדים להתמודד עם מתכות קשות כמו טונגסטן, מתכות נדיפות כמו מגנזיום ומתכות רכות כמו זהב.
שקיעת מתכת בלייזר תומכת במגוון רחב של מתכות, סגסוגות ואפילו קרמיקה מסוימת. באמצעות LMD ניתן לרתך את החומרים הבאים.
סגסוגת ניקל
טונגסטן קרביד
סגסוגת מגנזיום
בַּרזֶל יְצִיקָה
סגסוגת אלומיניום
סגסוגת על בסיס קובלט
סגסוגת טיטניום
נְחוֹשֶׁת
פְּלָדָה
וכו'
6. צמצום בזבוז חומר
ריתוך בלייזר ממזער בזבוז חומר. אבקת מתכת מוזנת לחומר העבודה בקצב הזנה מבוקר כדי למנוע השקעת יתר/מתחת. שלא כמו ריתוך מסורתי המשתמש במוט מילוי, ריתוך שיקוע בלייזר משתמש בחלקיקי חוט ואבקה רציפים.
השתמש רק בכמות הנדרשת של חומר המילוי ושמור את השאר לריתוך הבא.
7. צמצמו את העבודה לאחר העיבוד
מכיוון שהשקעת מתכת בלייזר מייצרת ריתוכים נקיים יותר, לעתים קרובות, אתה אפילו לא צריך לבצע עיבוד אחר. אין צורך לצחצח את חומר העבודה בחוט, לטחון עודפי שלוליות או ליישר עיוותים במהלך הריתוך.
צמצום שלאחר עיבוד יכול לחסוך זמן רב ברצפת הייצור ולהגדיל משמעותית את הפרודוקטיביות.