Lasersko zavarivanje može se ostvariti kontinuiranim ili pulsirajućim laserskim generatorom. Princip laserskog zavarivanja može se podijeliti na zavarivanje toplotnom provodljivošću i lasersko duboko taljenje. Gustoća snage manja od 104~105 W/cm2 je zavarivanje toplotnom provodljivošću, u ovom trenutku, dubina topljenja i brzina zavarivanja su spori; kada je gustoća snage veća od 105~107 W/cm2, metalna površina se pod djelovanjem topline udubljuje u "ključaonice", formirajući duboko taljenje, koje ima karakteristike velike brzine zavarivanja i velikog odnosa dubine i širine.
Danas ćemo se uglavnom pozabaviti poznavanjem glavnih faktora koji utiču na kvalitet laserskog dubokog zavarivanja fuzijom.
1. Snaga lasera
Kod laserskog dubokog zavarivanja fuzijom, snaga lasera kontrolira i dubinu prodiranja i brzinu zavarivanja. Dubina zavara je direktno povezana s gustoćom snage snopa i funkcija je snage upadnog snopa i žarišne tačke snopa. Općenito govoreći, za laserski snop određenog promjera, dubina prodiranja se povećava s povećanjem snage snopa.
2. Fokalna tačka
Veličina tačke snopa je jedna od najvažnijih varijabli u laserskom zavarivanju jer određuje gustinu snage. Međutim, njeno mjerenje predstavlja izazov za lasere velike snage, iako postoje mnoge dostupne tehnike indirektnog mjerenja.
Granična veličina difrakcijske tačke fokusa snopa može se izračunati prema teoriji difrakcije, ali stvarna veličina tačke je veća od izračunate vrijednosti zbog postojanja slabe refleksije fokusa. Najjednostavnija metoda mjerenja je metoda izotemperaturnog profila, koja mjeri prečnik fokusne tačke i perforacije nakon što debeli papir sagori i prodre kroz polipropilensku ploču. Ova metoda, kroz praksu mjerenja, savladava veličinu laserske snage i vrijeme djelovanja snopa.
3. Zaštitni plin
Proces laserskog zavarivanja često koristi zaštitne plinove (helijum, argon, azot) za zaštitu rastopljenog bazena, sprječavajući oksidaciju radnog komada tokom procesa zavarivanja. Drugi razlog za upotrebu zaštitnog plina je zaštita sočiva za fokusiranje od kontaminacije metalnim parama i prskanja kapljicama tečnosti. Posebno kod laserskog zavarivanja velike snage, izbacivanje postaje vrlo snažno, potrebno je zaštititi sočivo. Treći efekat zaštitnog plina je taj što je vrlo efikasan u raspršivanju plazma zaštite koju proizvodi lasersko zavarivanje velike snage. Metalna para apsorbuje laserski snop i jonizuje se u oblak plazme. Zaštitni plin oko metalne pare takođe jonizuje zbog toplote. Ako ima previše plazme, laserski snop nekako se troši od strane plazme. Kao druga energija, plazma postoji na radnoj površini, što čini dubinu zavara plićom, a površinu zavarivačke kupke širom.
Kako odabrati odgovarajući zaštitni plin?
4. Stopa apsorpcije
Apsorpcija lasera u materijalu zavisi od nekih važnih svojstava materijala, kao što su brzina apsorpcije, reflektivnost, toplotna provodljivost, temperatura topljenja i temperatura isparavanja. Među svim faktorima, najvažniji je brzina apsorpcije.
Dva faktora utiču na brzinu apsorpcije materijala u laserskom snopu. Prvi je koeficijent otpora materijala. Utvrđeno je da je brzina apsorpcije materijala proporcionalna kvadratnom korijenu koeficijenta otpora, a koeficijent otpora varira s temperaturom. Drugo, stanje površine (ili završna obrada) materijala ima važan utjecaj na brzinu apsorpcije snopa, što ima značajan utjecaj na učinak zavarivanja.
5. Brzina zavarivanja
Brzina zavarivanja ima veliki utjecaj na dubinu prodiranja. Povećanje brzine će smanjiti dubinu prodiranja, ali preniska brzina će dovesti do prekomjernog topljenja materijala i zavarivanja radnog komada. Stoga postoji odgovarajući raspon brzine zavarivanja za određeni materijal s određenom snagom lasera i određenom debljinom, a maksimalna dubina prodiranja može se postići pri odgovarajućoj vrijednosti brzine.
6. Žižna daljina fokusnog sočiva
Fokusno sočivo se obično ugrađuje u glavu pištolja za zavarivanje, uglavnom se bira žarišna daljina od 63~254 mm (prečnik 2,5"~10"). Veličina tačke fokusiranja proporcionalna je žarišnoj daljini, što je žarišna daljina kraća, to je tačka manja. Međutim, dužina žarišne daljine također utiče na dubinu fokusa, odnosno dubina fokusa se povećava sinhrono sa žarišnom daljinom, tako da kratka žarišna daljina može poboljšati gustinu snage, ali budući da je dubina fokusa mala, udaljenost između sočiva i radnog komada mora se precizno održavati, a dubina prodiranja nije velika. Zbog utjecaja prskanja i laserskog načina rada tokom zavarivanja, najkraća žarišna dubina koja se koristi u stvarnom zavarivanju je uglavnom 126 mm (prečnik 5"). Sočivo sa žarišnom daljinom od 254 mm (prečnik 10") može se odabrati kada je šav veliki ili kada je zavar potrebno povećati povećanjem veličine tačke. U ovom slučaju, potrebna je veća izlazna snaga lasera (gustoća snage) da bi se postigao efekat dubokog prodiranja rupe.
Više pitanja o cijeni i konfiguraciji ručnog laserskog aparata za zavarivanje
Vrijeme objave: 27. septembar 2022.