Laserafzettingslassen is een complex proces dat veel voorbereiding vereist voordat de laser wordt ingeschakeld.
Hier zijn enkele van de belangrijkste stappen in het proces.
Stap 1 – Voorbereiding van het oppervlak
Metalen knuppels en blokken hebben beschermende oppervlaktecoatings. Deze coatings zijn meestal oliën die worden gebruikt om roest, metaalbeplating of oxiden (in het geval van aluminium) te voorkomen.
U moet ongewenste verbindingen en onzuiverheden uit het metaal verwijderen en het oppervlak opruwen. Een ruwer oppervlak resulteert in een betere metaalhechting tijdens het lassen. De kleine bultjes en holtes op het oppervlak bieden uitstekende ankerpunten waar het gesmolten vulmetaal zich aan kan hechten.
Stap 2 – Levering van vulmetaal
Het vulmetaal, meestal een fijn metaalpoeder, stroomt uit een luchtmondstuk met een inert gas (stikstof of argon). Inerte gassen voorkomen oxidatie, blazen ongewenste oppervlakteverontreinigingen weg en houden lassen schoon en slakvrij.
Het maken van fijne en consistente metaalpoeders is een duur proces. Het maken van het metaalpoeder vergt doorgaans meer inspanning dan het laserafzettingslassen zelf.
Daarom gebruiken veel laserdepositiemachines in plaats daarvan dunne metaaldraden. De draad kan handmatig worden aangevoerd of automatisch via een motor en rollensysteem nabij de laserkop.
Opgemerkt moet worden dat bij het lassen het vulmetaal hetzelfde kan zijn als het werkstuk, terwijl de oppervlaktecoating anders kan zijn.
Stap 3 – Lokale laserverwarming
Een nauwkeurig CNC-systeem stuurt een krachtige laserstraal naar de gewenste locatie. De laser smelt het werkstukoppervlak en het binnenkomende vulmetaal in minder dan een seconde.
De laserstraal voert een vaste hoeveelheid energie in het werkstuk en het energieafzettingsgebied wordt geregeld door het wattage van de laserbron en de vlekdiameter. De laserpuntdiameter is de grootte van het contactpunt tussen de laser en het werkstuk.
Een grotere vlekgrootte betekent dat de energie meer verspreid is en dat het langer duurt om het oppervlak te smelten. De kleinere vlekdiameter betekent dat alle laserenergie op een klein vlekje wordt geconcentreerd, waardoor de smelttijd wordt verkort.
Een kleinere puntgrootte betekent grotere nauwkeurigheid en snellere lastijden. Het minimaliseert ook de vervorming van het materiaal omdat de warmte op één punt wordt geconcentreerd en er geen overtollige warmte naar de omgeving wordt uitgestraald.
Stap 4 – Gelaagdheid en meerdere passen
Lasermetaalafzetting (LMD) beperkt zich niet tot lassen, maar wordt ook vaak gebruikt om componenten helemaal opnieuw te maken. Na de eerste laserpassage gaat de laserkop nog een ronde door en legt een nieuwe laag materiaal bovenop de eerste laag. Herhaal dit proces totdat je de gewenste hoogte hebt bereikt.
Bij additieve productie gaan de lagen door totdat het volledige onderdeel is opgebouwd. Voor lassen zijn daarentegen slechts één of twee lagen nodig.
De laagdikte en het aantal lagen helpen de hoeveelheid afgezet metaal te beheersen.
Stap 5 – Afkoeling en stolling
Doordat de hitte gelokaliseerd is, koelt het lasgebied ook relatief snel af, vrijwel direct nadat de laser de plek verlaat.
Bij het LMD-proces wordt energie rechtstreeks op een klein plekje op het werkstuk gestort. Kleinere contactpunten zorgen ervoor dat energie efficiënter wordt gebruikt, zodat de laser sneller kan bewegen.
Een snellere laser betekent minder totale energie en warmte die in het werkstuk wordt afgezet. Minder afgezette warmte betekent snellere koeling. Snelle afkoeling heeft als bijkomend neveneffect een betere microstructuur.
7 Voordelen van laserafzettingslassen
Lasermetaalafzetting (LMD) is de opeenstapeling van jarenlang onderzoek naar additieve productietechnologie. Elk aspect van lasermetaalafzetting is ontworpen met één doel voor ogen: de verbetering van traditionele processen.
Hier zijn enkele van de grootste voordelen die laserdepositielassen biedt voor moderne productieprocessen.
1. Snellere lastijd
De krachtige laser smelt het werkstuk snel en de CNC-controller beweegt de laserkop snel van het ene punt naar het andere, wat resulteert in ongelooflijk snelle lastijden.
Automatische tafeltoevoer maakt continu lassen mogelijk zonder onderbrekingen tijdens het proces. Computergestuurd lassen minimaliseert ook fouten, waardoor er meer tijd op de productievloer wordt bespaard.
Het beheren en optimaliseren van verschillende proceslasermetaalafzettingsparameters verbetert de lasefficiëntie en verkort de productietijd.
2. Grotere precisie en controle
Bijna elke lasermetaalafzettingsmachine is geautomatiseerd en computergestuurd, met uitzondering van enkele draagbare modellen. Hoge precisie en controle maken complexere lassen bij hogere snelheden mogelijk.
Er zijn maar weinig ervaren lassers die de nauwkeurigheid en precisie van geautomatiseerde laserlasmachines kunnen evenaren.
3. Lassen van hogere kwaliteit
De fijne poederdeeltjes van het vulmateriaal vullen gaten efficiënter op, wat resulteert in een sterkere las. Omdat alles vooraf wordt gemeten en gecontroleerd door een computer, is de hoeveelheid afgezet metaal precies wat nodig is, wat betekent dat het gesmolten bad tijdens het hele proces consistent blijft.
Bovendien worden interne jets gebruikt om slakvorming en metaaloxidatie te voorkomen en om kleine fragmenten verdampt metaal weg te blazen.
4. Geen vervorming van de warmtebron
Traditionele lasprocessen introduceren grote hoeveelheden ongewenste warmte in het basismateriaal. Een kleine hoeveelheid warmte wordt overgebracht naar de soldeerverbinding en de rest sijpelt naar de omgeving, waardoor het metaal vervormt (kromtrekken).
Lasermetaalafzetting is een uiterst nauwkeurig proces waarbij de laserstraal slechts een klein deel van het werkstuk smelt en niets meer. Het proces is zo efficiënt dat het vaak wordt gebruikt voor lassen over het volledige oppervlak, omdat u zich geen zorgen hoeft te maken over materiaalvervorming.
Oppervlaktelassen is het proces waarbij één materiaal wordt gecoat met een ander materiaal (of andere materialen) om de oppervlakteafwerking en slijtvastheid te verbeteren.
5. Bredere materiaalcompatibiliteit
Lassen wordt moeilijker naarmate u overgaat op materialen van hogere kwaliteit en zeldzamer. Het traditionele proces is geschikt voor gangbare materialen zoals ijzer, koper, roestvrij staal en zelfs aluminiumlegeringen. Maar er zijn speciale gevallen waarbij sprake is van harde metalen zoals wolfraam, vluchtige metalen zoals magnesium en zachte metalen zoals goud.
Lasermetaalafzetting ondersteunt een grote verscheidenheid aan metalen, legeringen en zelfs sommige keramiek. Met LMD kunt u de volgende materialen lassen.
Nikkel legering
Wolfraamcarbide
magnesium legering
gietijzer
Aluminiumlegering
Op kobalt gebaseerde legering
Titaniumlegering
koper
Staal
enz.
6. Verminder materiaalverspilling
Laserlassen minimaliseert materiaalverspilling. Metaalpoeder wordt met een gecontroleerde voedingssnelheid in het werkstuk gevoerd om over-/onderafzetting te voorkomen. In tegenstelling tot traditioneel lassen waarbij gebruik wordt gemaakt van een vulstaaf, wordt bij laserdepositielassen gebruik gemaakt van continue draad en poederdeeltjes.
Gebruik alleen de benodigde hoeveelheid vulmiddel en bewaar de rest voor de volgende las.
7. Verminder het nabewerkingswerk
Omdat lasermetaalafzetting schonere lasnaden oplevert, hoeft u vaak niet eens nabewerking uit te voeren. Het is niet nodig om het werkstuk met een draadborstel te borstelen, overtollige plassen weg te slijpen of vervormingen recht te trekken tijdens het lassen.
Het verminderen van de nabewerking kan veel tijd besparen op de productievloer en de productiviteit aanzienlijk verhogen.