Laserkeevitust saab teostada pideva või impulsslasergeneraatori abil. Laserkeevituse põhimõtet saab jagada soojusjuhtivuskeevituseks ja lasersügavkeevituseks. Võimsustihedus alla 104–105 W/cm2 on soojusjuhtivuskeevitus, mille korral on sulamissügavus madal ja keevituskiirus madal; kui võimsustihedus on üle 105–107 W/cm2, nõgustub metallpind kuumuse mõjul „võtmeaukudeks“, moodustades sügava sulandkeevituse, millel on kiire keevituskiirus ja suur sügavuse-laiuse suhe.
Täna käsitleme peamiselt peamisi tegureid, mis mõjutavad lasersügavkeevituse kvaliteeti.
1. Laseri võimsus
Lasersulamiskeevituses kontrollib laseri võimsus nii läbitungimissügavust kui ka keevituskiirust. Keevitussügavus on otseselt seotud kiire võimsustihedusega ning langeva kiire võimsuse ja kiire fookuspunkti funktsioon. Üldiselt suureneb teatud läbimõõduga laserkiire puhul läbitungimissügavus kiire võimsuse suurenemisega.
2. Fookuspunkt
Kiire täpi suurus on laserkeevituse üks olulisemaid muutujaid, kuna see määrab võimsustiheduse. Kuid selle mõõtmine on suure võimsusega laserite puhul keeruline, kuigi saadaval on palju kaudseid mõõtmistehnikaid.
Kiire fookuse difraktsiooni piirlaigu suurust saab arvutada difraktsiooniteooria abil, kuid tegelik laigu suurus on arvutatud väärtusest suurem, kuna fokaalpeegeldus on nõrk. Lihtsaim mõõtmismeetod on isotemperatuurprofiili meetod, mis mõõdab fookuslaigu ja perforatsiooni läbimõõtu pärast paksu paberi põletamist ja polüpropüleenplaadi läbistamist. See meetod võimaldab mõõtmispraktika abil omandada laserkiire võimsuse suuruse ja kiire toimeaja.
3. Kaitsegaas
Laserkeevitusprotsessis kasutatakse sulavanni kaitsmiseks sageli kaitsvaid gaase (heelium, argoon, lämmastik), mis takistab töödeldava detaili oksüdeerumist keevitusprotsessi käigus. Teine kaitsegaasi kasutamise põhjus on fokuseerimisläätse kaitsmine metalliaurude saastumise ja vedelikupiiskade pritsimise eest. Eriti suure võimsusega laserkeevitamisel muutuvad väljuvad osakesed väga võimsaks ja läätse kaitsmine on vajalik. Kaitsegaasi kolmas efekt on see, et see on väga efektiivne suure võimsusega laserkeevituse tekitatud plasmavarjestuse hajutamisel. Metalliaur neelab laserkiire ja ioniseerub plasmapilveks. Metalliauru ümbritsev kaitsegaas ioniseerub kuumuse tõttu samuti. Kui plasmat on liiga palju, neelab plasma laserkiire kuidagi ära. Teise energiana eksisteerib plasma tööpinnal, mis muudab keevitussügavuse madalamaks ja keevitusvanni pinna laiemaks.
Kuidas valida õiget kaitsegaasi?
4. Imendumiskiirus
Materjali laserkiire neeldumine sõltub mõnest materjali olulisest omadusest, nagu neeldumiskiirus, peegelduvus, soojusjuhtivus, sulamistemperatuur ja aurustumistemperatuur. Kõigist teguritest on kõige olulisem neeldumiskiirus.
Materjali neeldumiskiirust laserkiire suhtes mõjutavad kaks tegurit. Esimene on materjali takistustegur. On leitud, et materjali neeldumiskiirus on proportsionaalne takistusteguri ruutjuurega ja takistustegur varieerub temperatuuriga. Teiseks on materjali pinnaseisundil (või viimistlusel) oluline mõju kiire neeldumiskiirusele, millel on oluline mõju keevitustulemusele.
5. Keevituskiirus
Keevituskiirusel on läbitungimissügavusele suur mõju. Kiiruse suurendamine vähendab läbitungimissügavust, kuid liiga madal kiirus põhjustab materjalide liigset sulamist ja tooriku läbikeevitamist. Seega on iga materjali jaoks olemas sobiv keevituskiiruse vahemik, millel on teatud laservõimsus ja paksus, ning vastava kiiruse väärtuse juures on võimalik saavutada maksimaalne läbitungimissügavus.
6. Fookusläätse fookuskaugus
Keevituspüstoli pea külge paigaldatakse tavaliselt teravustamislääts, mille fookuskaugus on tavaliselt 63–254 mm (läbimõõt 2,5–10 tolli). Teravustamispunkti suurus on proportsionaalne fookuskaugusega – mida lühem on fookuskaugus, seda väiksem on täpp. Fookuskauguse pikkus mõjutab aga ka teravustamissügavust, st teravustamissügavus suureneb sünkroonselt fookuskaugusega, seega lühike fookuskaugus võib parandada võimsustihedust. Kuna teravustamissügavus on väike, tuleb läätse ja tooriku vahelist kaugust täpselt säilitada ning läbitungimissügavus ei ole suur. Keevitamise ajal pritsmete ja laserrežiimi mõju tõttu on tegelikus keevitamises kasutatav lühim fookussügavus enamasti 126 mm (läbimõõt 5 tolli). Kui õmblus on suur või on vaja keevituspunkti suuruse suurendamise teel keevitust suurendada, saab valida 254 mm fookuskaugusega läätse (läbimõõt 10 tolli). Sellisel juhul on sügava läbitungimisava efekti saavutamiseks vaja suuremat laseri väljundvõimsust (võimsustihedust).
Lisaküsimusi pihuarvuti laserkeevitusmasina hinna ja konfiguratsiooni kohta
Postituse aeg: 27. september 2022