جوشکاری لیزری می تواند توسط ژنراتور لیزری پیوسته یا پالسی انجام شود. اصل جوشکاری لیزری را می توان به جوشکاری هدایت حرارتی و جوشکاری ذوب عمیق لیزری تقسیم کرد. چگالی توان کمتر از 104 ~ 105 W/cm2 جوشکاری هدایت حرارتی است، در این زمان، عمق ذوب و سرعت جوش آهسته است. هنگامی که چگالی توان بیشتر از 105 ~ 107 وات بر سانتی متر مربع است، سطح فلز تحت تأثیر گرما به سوراخ های کلیدی مقعر می شود و جوش همجوشی عمیق را تشکیل می دهد که دارای ویژگی های سرعت جوشکاری سریع و نسبت عمق به عرض زیاد است.
امروز، ما عمدتاً دانش عوامل اصلی مؤثر بر کیفیت جوشکاری همجوشی عمیق لیزر را پوشش خواهیم داد
1. قدرت لیزر
در جوشکاری ذوب عمیق لیزری، توان لیزر هم عمق نفوذ و هم سرعت جوش را کنترل می کند. عمق جوش رابطه مستقیمی با چگالی توان پرتو دارد و تابعی از توان پرتو فرودی و نقطه کانونی پرتو است. به طور کلی، برای یک پرتو لیزر با قطر معین، عمق نفوذ با افزایش قدرت پرتو افزایش می‌یابد.
2. نقطه کانونی
اندازه نقطه پرتو یکی از مهم ترین متغیرها در جوشکاری لیزری است زیرا چگالی توان را تعیین می کند. اما اندازه‌گیری آن برای لیزرهای پرقدرت یک چالش است، اگرچه تکنیک‌های اندازه‌گیری غیرمستقیم زیادی وجود دارد.
اندازه نقطه حدی پراش کانون پرتو را می توان با توجه به تئوری پراش محاسبه کرد، اما اندازه نقطه واقعی به دلیل وجود بازتاب کانونی ضعیف بزرگتر از مقدار محاسبه شده است. ساده ترین روش اندازه گیری، روش پروفیل ایزو دما است که قطر نقطه کانونی و سوراخ شدن را پس از سوختن کاغذ ضخیم و نفوذ از صفحه پلی پروپیلن اندازه گیری می کند. این روش از طریق تمرین اندازه گیری، بر اندازه توان لیزر و زمان عمل پرتو مسلط می شود.
3. گاز محافظ
در فرآیند جوشکاری لیزری اغلب از گازهای محافظ (هلیوم، آرگون، نیتروژن) برای محافظت از حوضچه مذاب استفاده می شود و از اکسید شدن قطعه کار در فرآیند جوشکاری جلوگیری می کند. دلیل دوم استفاده از گاز محافظ محافظت از لنز فوکوس در برابر آلودگی بخارات فلزی و پاشش قطرات مایع است. به خصوص در جوشکاری لیزر پرقدرت، اجکتا بسیار قدرتمند می شود، لازم است از لنز محافظت شود. سومین اثر گاز محافظ این است که در پراکندگی محافظ پلاسمایی تولید شده توسط جوش لیزری پرقدرت بسیار موثر است. بخار فلز پرتو لیزر را جذب کرده و به صورت ابر پلاسما یونیزه می شود. گاز محافظ اطراف بخار فلز نیز در اثر گرما یونیزه می شود. اگر پلاسما بیش از حد باشد، اشعه لیزر به نوعی توسط پلاسما مصرف می شود. به عنوان انرژی دوم، پلاسما در سطح کار وجود دارد که باعث می شود عمق جوش کمتر و سطح حوضچه جوش گسترده تر شود.
چگونه گاز محافظ مناسب را انتخاب کنیم؟
4. نرخ جذب
جذب لیزری مواد به برخی از خواص مهم مواد مانند سرعت جذب، بازتاب پذیری، هدایت حرارتی، دمای ذوب و دمای تبخیر بستگی دارد. در بین همه عوامل، مهمترین عامل میزان جذب است.
دو عامل بر میزان جذب مواد به پرتو لیزر تأثیر می گذارد. اولین مورد ضریب مقاومت ماده است. مشخص شد که نرخ جذب ماده متناسب با جذر ضریب مقاومت است و ضریب مقاومت با دما تغییر می کند. ثانیاً، وضعیت سطح (یا پایان) ماده تأثیر مهمی بر میزان جذب تیر دارد که تأثیر قابل توجهی بر اثر جوش دارد.
5. سرعت جوش
سرعت جوش تاثیر زیادی بر عمق نفوذ دارد. افزایش سرعت عمق نفوذ را کمتر می‌کند، اما خیلی کم باعث ذوب بیش از حد مواد و جوشکاری قطعه کار می‌شود. بنابراین، محدوده سرعت جوش مناسبی برای یک ماده خاص با قدرت لیزر مشخص و ضخامت معین وجود دارد و حداکثر عمق نفوذ را می توان در مقدار سرعت مربوطه به دست آورد.
6. فاصله کانونی لنز فوکوس
معمولاً یک لنز فوکوس در سر تفنگ جوشکاری نصب می‌شود، معمولاً فاصله کانونی 63 تا 254 میلی‌متر (قطر 2.5 "~ 10") انتخاب می‌شود. اندازه نقطه فوکوس متناسب با فاصله کانونی است، هر چه فاصله کانونی کوتاهتر باشد، نقطه کوچکتر است. با این حال، فاصله کانونی نیز بر عمق فوکوس تأثیر می‌گذارد، یعنی عمق فوکوس همزمان با فاصله کانونی افزایش می‌یابد، بنابراین فاصله کانونی کوتاه می‌تواند چگالی توان را بهبود بخشد، اما چون عمق فوکوس کم است، فاصله بین لنز و قطعه کار باید با دقت حفظ شود و عمق نفوذ زیاد نیست. با توجه به تاثیر پاشش و حالت لیزر در حین جوشکاری، کمترین عمق کانونی مورد استفاده در جوشکاری واقعی اغلب 126 میلی‌متر (قطر 5 اینچ) است. لنز با فاصله کانونی 254 میلی‌متر (قطر 10 اینچ) را می‌توان انتخاب کرد که درز بزرگ باشد. یا باید با افزایش اندازه نقطه جوش را افزایش داد. در این حالت، برای دستیابی به اثر سوراخ نفوذ عمیق، به توان خروجی لیزر (چگالی توان) بالاتری نیاز است.
سوالات بیشتر در مورد قیمت و پیکربندی دستگاه جوش لیزری دستی
زمان ارسال: سپتامبر 27-2022