Mikä on laserhitsaus ja miten tekniikka toimii?

Mikä on laserhitsaus ja miten tekniikka toimii?

Laserhitsaus: Tekniikka, tyypit, edut ja soveltaminen

Hitsaustekniikoita ja -sovelluksia on useita, kuten MIG, TIG, puikko ja täytelankahitsaus. Meillä on monia resursseja ja artikkeleita, joissa käsitellään näitä hitsausprosesseja. Tänään käymme läpi laserhitsausprosessin, miten tekniikka toimii, laserhitsaustyypit, sen edut ja sovellukset.

Mitä on laserhitsaus?

Laserhitsaus (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) on sulahitsausprosessi, jossa metallit tai kestomuovit liitetään toisiinsa keskitetyn lasersäteen avulla. Se on edistynein hitsaustapa, ja sitä käytetään monilla eri teollisuudenaloilla ilmailu- ja avaruusteollisuudesta ja lääketieteellisistä laitteista hienojen korujen valmistukseen.


Miten laserhitsaustekniikka toimii?

Laserhitsausprosessissa erittäin keskittynyt valonsäde kohdistetaan liitettävien materiaalien väliseen onteloon. Voimakas lasersäde sulattaa materiaalit ja sulattaa ne liitokseksi. Kun käytetään näin voimakkaasti keskittynyttä lämmönlähdettä, ohuiden materiaalien laserhitsaus voidaan tehdä suurilla nopeuksilla. Paksummissa materiaaleissa laserhitsauksella voidaan tuottaa syviä ja kapeita hitsejä.

Laserhitsausta on kahdenlaista:

Lämmönjohtumishitsaus

Lämmönjohtumishitsauksessa lasersäde lämmittää materiaalin pinnan materiaalin sulamispisteen yläpuolelle. Prosessia käytetään sellaisten hitsien valmistamiseen, jotka eivät vaadi suurta hitsin lujuutta. Tämäntyyppinen hitsaus tehdään pienitehoisella, alle 500 W:n laserilla. Lämmönjohtumishitsaus tuottaa sileitä ja esteettisiä hitsejä.

Avaimenreikähitsaus

Avaimenreikähitsauksessa lasersäde kuumentaa materiaalin pinnan höyrystymispisteeseen ja tunkeutuu syvälle materiaaliin. Näin syntyy avaimenreikä, jossa on plasman kaltainen tila. Lämpötila nousee yli 10 000 K. Tämäntyyppinen hitsaus tehdään suuritehoisella laserilla, jonka teho on yli 105 W/mm2.


Laserhitsauksen edut

Laserhitsaus on monikäyttöinen, ja sitä voidaan käyttää yhdessä kaarihitsauksen kanssa hybridilaserkaarihitsauksessa. Tuloksena syntyvässä hitsissä on sekä laserhitsauksen että kaarihitsauksen edut. Hitsissä on myös syvälle ulottuvat liitokset ja parempi toleranssi liitosten sovittamisessa. Myös ei-toivotut vaikutukset, kuten sisäinen huokoisuus ja halkeilu, vähenevät.

Perinteisiin hitsausmenetelmiin verrattuna laserhitsauksella on seuraavat edut:

Vähemmän lämpöä

Erittäin keskittynyt lasersäde kohdistetaan pienelle alueelle, jolloin lämpövaikutusalue (HAZ) pienenee. Näin ollen laserhitsaus vaatii vähemmän lämmöntuontia verrattuna perinteiseen hitsaukseen.

Nopeampi käsittelyaika

Vaikka alkuinvestointi on suuri, prosessi osoittautuu kustannustehokkaammaksi kuin perinteinen hitsaus. Tämä johtuu siitä, että laserhitsaus on nopeampaa, mikä lisää tuotantoa ja nopeuttaa läpimenoaikaa.

Vähentää lämpövääristymien riskiä

Lämpörasitus on vähäisempää, koska prosessiin tuodaan vain vähän lämpöä. Keskitetty säde sulattaa vain pienen alueen metallista, mikä minimoi lämmön aiheuttamat sisäiset jännitykset ja työkappaleen vääristymät.

Korkea tarkkuus

Lasersädettä voidaan ohjata ja keskittää pienelle alueelle. Tämä mahdollistaa komponenttien hitsaamisen erittäin tarkasti. Räätälöitävissä olevan pistekoon ansiosta laserhitsaus soveltuu parhaiten herkille tai ohuille metalleille.

Laserhitsaussovellukset

Laserhitsauksella on monia käyttökohteita, koska se on erittäin tarkkaa, nopeaa, materiaalitoleranssi on laaja ja laatu tasaista.

Laserhitsausta voidaan käyttää muun muassa seuraavilla aloilla:

Autoteollisuus

Laserhitsaus toimii ilman työkaluja, eikä päitä tarvitse vaihtaa, joten se soveltuu erinomaisesti autoteollisuuteen.

Teräsrakentaminen

Lasertekniikkaa käytetään teräsrakennusteollisuudessa sen korkean tuottavuuden ja tuotannon ansiosta. Laserhitsauksen avulla voidaan käsitellä paksuja metallilevyjä suurella nopeudella ja korkealla toleranssilla.

Laivanrakennus

Laivanrakennuksessa ohjaus- ja käyttöpotkurit sekä peräsimet valmistetaan laserhitsaamalla erittäin tarkasti ja halutulla toleranssilla. Tuloksena on alhaisempi polttoaineen kulutus ja suurempi kulkunopeus.

Työkaluvalmistus

Suuren tarkkuuden ansiosta laserhitsausjärjestelmä soveltuu työkalujen valmistukseen. Teknologia tarjoaa ratkaisun tarkkojen puristus-, lyönti- ja valutyökalujen valmistukseen.

Laserhitsaustekniikassa käytetään lasersädettä erittäin keskittyneenä lämmönlähteenä materiaalien yhdistämiseen. Käytetty lasersäde kuumentaa ja sulattaa materiaalien reunat muodostaen liitoksen. Laserhitsauksen korkean tarkkuuden, suuren hitsausnopeuden, nopeamman käsittelyajan, laajan materiaalitoleranssin ja tasaisen laadun ansiosta laserhitsauksella on laaja valikoima sovelluksia, ja sitä käytetään usein erittäin tarkkoihin hitsauksiin.