Laboratorijska vaja št. 5: Varjenje polimerov s polprevodniškim laserjem Laserski sistemi - Laboratorijske vaje 1
Namen vaje Spoznati polprevodniške laserje visokih moči Osvojiti osnove laserskega varjenja polimerov Spoznati Taguchi-jeve metode Laserski sistemi - Laboratorijske vaje 2
Naloga 1. Pripraviti varjence 2. Poiskati približno ustrezne varilne parametre za lasersko varjenje izbranih varjencev 3. Izvedba eksperimenta po Taguchi-jevih metodah 4. Vizualna ocena zvarov 5. Določitev optimalnih varilnih parametrov z uporabo Taguchi-jevih metod Laserski sistemi - Laboratorijske vaje 3
Izbira materiala za vzorce Za varjenje so primerni samo termoplasti. Na laboratorijsko vajo prinesite folijo iz poliamida (PA ali najlon) ali polietilen-tereftalat (PET). Izbrana polimera imata dobro varivost, in sta tudi primerna za reciklažo. Polietilen (PE) in polipropilen (PP) sta še dopustna opcija. Oznake na izdelkih: PA-6, PA-12, PA-66, Izberite temno (črno) folijo, ker ima dobro absorptivnost laserskega žarka. Debelina naj bo od 0,5 do 2 mm. Laserski sistemi - Laboratorijske vaje 4
Priprava vzorcev Folijo razrežite na kose 30 mm x 50 mm. Potrebujemo 20 takih kosov. 30 50 Laserski sistemi - Laboratorijske vaje 5
Eksperimentalni sistem OPTIČNO VLAKNO KOLIMATOR POLPREVODNIŠKI LASER DIOLAS ZBIRALNA LEČA VARJENEC SMER VARJENJA CNC MIZA Laserski sistemi - Laboratorijske vaje 6
Komponente eksperimentalnega sistema Polprevodniški laser Optotek DIOLAS Valovna dolžina 980 nm Moč 30W kontinuirano Zračno hlajenje PC krmilnik domače izdelave Optično vlakno 200 μm Laserski sistemi - Laboratorijske vaje 7
Komponente eksperimentalnega sistema Kolimator Zbiralna leča Držalo vzorcev CNC miza ISEL Koračni motor 1 korak = 6.25 μm Krmilnik koračnih motorjev domače izdelave Laserski sistemi - Laboratorijske vaje 8
Komponente eksperimentalnega sistema Osebni računalnik Program za krmiljenje laserja in mize je bil izdelan v LabView okolju Omogoča krmiljenje laserja in mize posebej ali sočasno Laserski sistemi - Laboratorijske vaje 9
Taguchi-jeve metode Statistična metoda, ki se dobro povezuje z analizo variance Uporablja se za robustno načrtovanje Razvoj izdelkov robustne kvalitete, ki so zanesljivi v uporabi. Drastično zmanjšanje časa cikla za raziskave in razvoj. Kvaliteto opisuje z razmerji signal-šum (SŠ) SŠ = moč srednje vrednosti moč variabilnosti okoli srednje vrednosti Laserski sistemi - Laboratorijske vaje 10
Taguchi-jeve metode Moč laserja in hitrost podajanja Kontrolni Faktorji (A,B,C...) Signal (x) PROCES Odziv (y) Ocena zvarov od 1 (najslabši) do 5 (najboljši) Šumni faktorji (N) Ponovitev eksperimenta Laserski sistemi - Laboratorijske vaje 11
Taguchi-jeve metode Taguchi-jeva ortogonalna matrika L 4 A = moč laserja B = hitrost podajanja C = prosti stolpec za oceno napake 2 ponovitvi za šumni faktor N = 8 eksperimentov (zvarov) Št. eksperimenta A B C 1 1 1 1 2 1 2 2 3 2 1 2 4 2 2 1 Laserski sistemi - Laboratorijske vaje 12
Taguchi-jeve metode Izračun SŠ razmerij Večje je boljše: SŠ i 1 1 1 1 = 10log + +... + 2 2 2 n yi 1 yi2 yik Št. eksperimenta N1 N2 SŠ 1 y 11 y 12 SŠ 1 2 y 21 y 22 SŠ 2 3 y 31 y 32 SŠ 3 4 y 41 y 42 SŠ 4 Laserski sistemi - Laboratorijske vaje 13
Taguchi-jeve metode Izračun tabele odziva Izračunamo povprečno vrednost SŠ za eksperimente v katerih nastopa posamezen nivo npr.: SŠ1 + SŠ z A 1 = 2 2 SŠ2 + z B 2 = 2 SŠ 4 Izračunane vrednosti zapišemo v tabelo odziva: Nivo A B 1 z A1 z B1 2 z A2 z B2 Laserski sistemi - Laboratorijske vaje 14
Taguchi-jeve metode Tabelo odziva lahko prikažemo tudi grafično v grafu odziva: 40 SŠ [db] 30 20 10 0 A1 A2 B1 B2 Izberemo nivoje faktorjev, pri katerih je razmerje SŠ največje (A2 in B1 za prikazan graf odziva ali eksp. št. 3) Laserski sistemi - Laboratorijske vaje 15
Na kratko 1. Pripraviti varjence NE POZABITE PRINESTI MATERIALA! 2. Poiskati približno ustrezne varilne parametre za varjenje OBVEZNA UPORABA ZAŠČITNIH OČAL! 3. Določimo varilne parametre za kontrolne faktorje (2 x 2) 4. Zvarimo 16 varjencev (8 - zvarov) OČALA! 5. Vizualna ocena zvarov 6. Določitev optimalnih varilnih parametrov z uporabo Taguchi-jevih metod 7. Poslikajte vzorce in slike vstavite v poročilo Laserski sistemi - Laboratorijske vaje 16
URNIK Laboratorijska vaja 4 Lasersko graviranje in označevanje 24.11. 2005: 1. skupina ob 8:00 2. skupina ob 9:30 Laboratorijska vaja 5 Varjenje polimerov s polprevodniškim laserjem 1.12. 2005: 1. skupina ob 8:00 2. skupina ob 9:30 Razdelitev v skupine! Laserski sistemi - Laboratorijske vaje 17