Lasersvejsning kan udføres med kontinuerlige eller pulserende lasergeneratorer. Princippet bag lasersvejsning kan opdeles i varmeledningssvejsning og laserdybdefusionssvejsning. Effekttætheder på under 104~105 W/cm2 er varmeledningssvejsning, og på dette tidspunkt er smeltedybden og svejsehastigheden lav. Når effekttætheden er større end 105~107 W/cm2, konkaves metaloverfladen til "nøglehuller" under påvirkning af varme, hvilket danner dybfusionssvejsning, som har karakteristika som hurtig svejsehastighed og stort dybde-breddeforhold.
I dag vil vi primært dække kendskabet til de vigtigste faktorer, der påvirker kvaliteten af laserdybsmeltesvejsning.
1. Laserkraft
Ved laserdybsmeltesvejsning styrer lasereffekten både indtrængningsdybden og svejsehastigheden. Svejsedybden er direkte relateret til strålens effekttæthed og er en funktion af den indfaldende stråleeffekt og strålens fokuspunkt. Generelt set øges indtrængningsdybden for en laserstråle med en bestemt diameter med stigende stråleeffekt.
2. Fokuspunkt
Strålepunktstørrelse er en af de vigtigste variabler i lasersvejsning, fordi den bestemmer effekttætheden. Men måling af den er en udfordring for højtydende lasere, selvom der findes mange indirekte måleteknikker.
Diffraktionsgrænsepunktets størrelse for strålefokus kan beregnes i henhold til diffraktionsteorien, men den faktiske punktstørrelse er større end den beregnede værdi på grund af dårlig fokalrefleksion. Den enkleste målemetode er isotemperaturprofilmetoden, som måler diameteren af fokalpunktet og perforeringen, efter at det tykke papir er brændt og penetreret gennem polypropylenpladen. Denne metode, gennem målepraksis, mestrer lasereffektstørrelsen og strålens aktionstid.
3. Beskyttelsesgas
Lasersvejseprocessen bruger ofte beskyttelsesgasser (helium, argon, nitrogen) til at beskytte smeltebadet og forhindre emnet i at oxidere under svejseprocessen. Den anden grund til at bruge beskyttelsesgas er at beskytte fokuseringslinsen mod kontaminering fra metaldampe og sputtering fra væskedråber. Især ved højeffektlasersvejsning bliver udstødningsgassen meget kraftig, hvilket er nødvendigt at beskytte linsen. Den tredje effekt af beskyttelsesgassen er, at den er meget effektiv til at sprede plasmaafskærmningen, der produceres ved højeffektlasersvejsning. Metaldampen absorberer laserstrålen og ioniserer til en plasmasky. Beskyttelsesgassen omkring metaldampen ioniserer også på grund af varme. Hvis der er for meget plasma, forbruges laserstrålen på en eller anden måde af plasmaet. Som den anden energi findes plasma på arbejdsfladen, hvilket gør svejsedybden mindre og smeltebadets overflade bredere.
Hvordan vælger man den rigtige beskyttelsesgas?
4. Absorptionshastighed
Materialets laserabsorption afhænger af nogle vigtige egenskaber ved materialet, såsom absorptionshastighed, reflektionsevne, varmeledningsevne, smeltetemperatur og fordampningstemperatur. Blandt alle disse faktorer er den vigtigste absorptionshastigheden.
To faktorer påvirker materialets absorptionshastighed i forhold til laserstrålen. Den første er materialets modstandskoefficient. Det er konstateret, at materialets absorptionshastighed er proportional med kvadratroden af modstandskoefficienten, og modstandskoefficienten varierer med temperaturen. For det andet har materialets overfladetilstand (eller finish) en vigtig indflydelse på strålens absorptionshastighed, hvilket har en betydelig effekt på svejseeffekten.
5. Svejsehastighed
Svejsehastigheden har stor indflydelse på indtrængningsdybden. Øget hastighed vil gøre indtrængningsdybden mindre, men for lav vil føre til overdreven smeltning af materialer og gennemsvejsning af emnet. Derfor er der et passende svejsehastighedsområde for et bestemt materiale med en bestemt lasereffekt og en bestemt tykkelse, og den maksimale indtrængningsdybde kan opnås ved den tilsvarende hastighedsværdi.
6. Fokuslinsens brændvidde
En fokuslinse installeres normalt i svejsepistolens hoved. Generelt vælges en brændvidde på 63~254 mm (diameter 2,5 "~10"). Fokuspunktstørrelsen er proportional med brændvidden. Jo kortere brændvidden er, desto mindre er punktpunktet. Brændviddens længde påvirker dog også fokusdybden, dvs. at fokusdybden øges synkront med brændvidden. Derfor kan en kort brændvidde forbedre effekttætheden. Men fordi fokusdybden er lille, skal afstanden mellem linsen og emnet opretholdes nøjagtigt, og penetrationsdybden er ikke stor. På grund af indflydelsen fra stænk og lasertilstand under svejsning er den korteste brændvidde, der anvendes ved faktisk svejsning, for det meste 126 mm (diameter 5"). En linse med en brændvidde på 254 mm (diameter 10") kan vælges, når sømmen er stor, eller svejsningen skal øges ved at øge punktstørrelsen. I dette tilfælde kræves en højere laserudgangseffekt (effekttæthed) for at opnå den dybe penetrationshulseffekt.
Flere spørgsmål om pris og konfiguration af håndholdte lasersvejsemaskiner
Opslagstidspunkt: 27. september 2022