Η συγκόλληση με λέιζερ μπορεί να πραγματοποιηθεί από τη συνεχή ή παλμική γεννήτρια λέιζερ. Η αρχή της συγκόλλησης με λέιζερ μπορεί να χωριστεί σε συγκόλληση αγωγιμότητας θερμότητας και συγκόλληση βαθιάς σύντηξης με λέιζερ. Η πυκνότητα ισχύος μικρότερη από 104~105 W/cm2 είναι συγκόλληση αγωγιμότητας θερμότητας, αυτή τη στιγμή, το βάθος τήξης και η ταχύτητα συγκόλλησης είναι αργή. Όταν η πυκνότητα ισχύος είναι μεγαλύτερη από 105~107 W/cm2, η μεταλλική επιφάνεια είναι κοίλη σε «κλειδαρότρυπες» υπό τη δράση της θερμότητας, σχηματίζοντας βαθιά συγκόλληση σύντηξης, η οποία έχει τα χαρακτηριστικά της γρήγορης ταχύτητας συγκόλλησης και της μεγάλης αναλογίας βάθους-πλάτους.
Σήμερα, θα καλύψουμε κυρίως τη γνώση των βασικών παραγόντων που επηρεάζουν την ποιότητα της συγκόλλησης με λέιζερ βαθιάς σύντηξης
1. Ισχύς λέιζερ
Στη συγκόλληση με λέιζερ βαθιάς σύντηξης, η ισχύς λέιζερ ελέγχει τόσο το βάθος διείσδυσης όσο και την ταχύτητα συγκόλλησης. Το βάθος συγκόλλησης σχετίζεται άμεσα με την πυκνότητα ισχύος της δέσμης και είναι συνάρτηση της ισχύος της προσπίπτουσας δέσμης και του εστιακού σημείου της δέσμης. Γενικά, για μια δέσμη λέιζερ ορισμένης διαμέτρου, το βάθος διείσδυσης αυξάνεται με την αύξηση της ισχύος της δέσμης.
2. Εστιακό Σημείο
Το μέγεθος κηλίδας δέσμης είναι μια από τις πιο σημαντικές μεταβλητές στη συγκόλληση με λέιζερ επειδή καθορίζει την πυκνότητα ισχύος. Αλλά η μέτρησή του είναι μια πρόκληση για τα λέιζερ υψηλής ισχύος, αν και υπάρχουν πολλές διαθέσιμες τεχνικές έμμεσων μετρήσεων.
Το μέγεθος του οριακού σημείου περίθλασης της εστίας της δέσμης μπορεί να υπολογιστεί σύμφωνα με τη θεωρία περίθλασης, αλλά το πραγματικό μέγεθος κηλίδας είναι μεγαλύτερο από την υπολογιζόμενη τιμή λόγω της ύπαρξης κακής εστιακής ανάκλασης. Η απλούστερη μέθοδος μέτρησης είναι η μέθοδος προφίλ ισο-θερμοκρασίας, η οποία μετρά τη διάμετρο του εστιακού σημείου και τη διάτρηση αφού το χοντρό χαρτί καεί και διεισδύσει μέσα από την πλάκα πολυπροπυλενίου. Αυτή η μέθοδος μέσω της πρακτικής μέτρησης, κατακτά το μέγεθος ισχύος λέιζερ και τον χρόνο δράσης της δέσμης.
3. Προστατευτικό Αέριο
Η διαδικασία συγκόλλησης με λέιζερ χρησιμοποιεί συχνά προστατευτικά αέρια (ήλιο, αργό, άζωτο) για την προστασία της λιωμένης λίμνης, αποτρέποντας την οξείδωση του τεμαχίου εργασίας στη διαδικασία συγκόλλησης. Ο δεύτερος λόγος για τη χρήση προστατευτικού αερίου είναι η προστασία του φακού εστίασης από μόλυνση από ατμούς μετάλλων και εκτόξευση από σταγονίδια υγρού. Ειδικά στη συγκόλληση με λέιζερ υψηλής ισχύος, η εκτίναξη γίνεται πολύ ισχυρή, είναι απαραίτητη η προστασία του φακού. Το τρίτο αποτέλεσμα του προστατευτικού αερίου είναι ότι είναι πολύ αποτελεσματικό στη διασπορά της θωράκισης του πλάσματος που παράγεται από τη συγκόλληση με λέιζερ υψηλής ισχύος. Ο μεταλλικός ατμός απορροφά την ακτίνα λέιζερ και ιονίζεται σε ένα σύννεφο πλάσματος. Το προστατευτικό αέριο γύρω από τους ατμούς μετάλλου ιονίζεται επίσης λόγω θερμότητας. Εάν υπάρχει πάρα πολύ πλάσμα, η δέσμη λέιζερ καταναλώνεται με κάποιο τρόπο από το πλάσμα. Ως δεύτερη ενέργεια, το πλάσμα υπάρχει στην επιφάνεια εργασίας, γεγονός που καθιστά το βάθος της συγκόλλησης μικρότερο και την επιφάνεια της δεξαμενής συγκόλλησης ευρύτερη.
Πώς να επιλέξετε το κατάλληλο προστατευτικό αέριο;
4. Ρυθμός απορρόφησης
Η απορρόφηση του υλικού με λέιζερ εξαρτάται από ορισμένες σημαντικές ιδιότητες του υλικού, όπως ο ρυθμός απορρόφησης, η ανακλαστικότητα, η θερμική αγωγιμότητα, η θερμοκρασία τήξης και η θερμοκρασία εξάτμισης. Μεταξύ όλων των παραγόντων, ο πιο σημαντικός είναι ο ρυθμός απορρόφησης.
Δύο παράγοντες επηρεάζουν τον ρυθμό απορρόφησης του υλικού στην ακτίνα λέιζερ. Το πρώτο είναι ο συντελεστής αντίστασης του υλικού. Διαπιστώθηκε ότι ο ρυθμός απορρόφησης του υλικού είναι ανάλογος με την τετραγωνική ρίζα του συντελεστή αντίστασης και ο συντελεστής αντίστασης ποικίλλει ανάλογα με τη θερμοκρασία. Δεύτερον, η κατάσταση της επιφάνειας (ή το φινίρισμα) του υλικού έχει σημαντική επίδραση στον ρυθμό απορρόφησης της δοκού, η οποία έχει σημαντική επίδραση στο αποτέλεσμα συγκόλλησης.
5. Ταχύτητα συγκόλλησης
Η ταχύτητα συγκόλλησης έχει μεγάλη επίδραση στο βάθος διείσδυσης. Η αύξηση της ταχύτητας θα κάνει το βάθος διείσδυσης μικρότερο, αλλά πολύ χαμηλό θα οδηγήσει σε υπερβολική τήξη των υλικών και σε συγκόλληση του τεμαχίου εργασίας. Επομένως, υπάρχει ένα κατάλληλο εύρος ταχυτήτων συγκόλλησης για ένα συγκεκριμένο υλικό με συγκεκριμένη ισχύ λέιζερ και συγκεκριμένο πάχος, και το μέγιστο βάθος διείσδυσης μπορεί να επιτευχθεί στην αντίστοιχη τιμή ταχύτητας.
6. Εστιακή απόσταση του φακού εστίασης
Ένας φακός εστίασης εγκαθίσταται συνήθως στην κεφαλή του πιστολιού συγκόλλησης, γενικά επιλέγεται μια εστιακή απόσταση 63~254 mm (διάμετρος 2,5 "~10"). Το μέγεθος του σημείου εστίασης είναι ανάλογο με την εστιακή απόσταση, όσο μικρότερη είναι η εστιακή απόσταση, τόσο μικρότερο είναι το σημείο. Ωστόσο, το μήκος της εστιακής απόστασης επηρεάζει επίσης το βάθος εστίασης, δηλαδή το βάθος της εστίασης αυξάνεται ταυτόχρονα με την εστιακή απόσταση, επομένως η μικρή εστιακή απόσταση μπορεί να βελτιώσει την πυκνότητα ισχύος, αλλά επειδή το βάθος εστίασης είναι μικρό, η απόσταση μεταξύ του φακού και του τεμαχίου εργασίας πρέπει να διατηρείται με ακρίβεια και το βάθος διείσδυσης δεν είναι μεγάλο. Λόγω της επίδρασης των πιτσιλιών και της λειτουργίας λέιζερ κατά τη συγκόλληση, το μικρότερο εστιακό βάθος που χρησιμοποιείται στην πραγματική συγκόλληση είναι κυρίως 126 mm (διάμετρος 5"). Ένας φακός με εστιακή απόσταση 254 mm (διάμετρος 10") μπορεί να επιλεγεί όταν η ραφή είναι μεγάλη ή η συγκόλληση πρέπει να αυξηθεί αυξάνοντας το μέγεθος του σημείου. Σε αυτήν την περίπτωση, απαιτείται υψηλότερη ισχύς εξόδου λέιζερ (πυκνότητα ισχύος) για να επιτευχθεί το φαινόμενο της οπής βαθιάς διείσδυσης.
Περισσότερες ερωτήσεις σχετικά με την τιμή και τη διαμόρφωση της μηχανής συγκόλλησης με λέιζερ χειρός
Ώρα δημοσίευσης: Σεπ-27-2022