ניתן לממש ריתוך בלייזר על ידי מחולל הלייזר הרציף או הפועם. ניתן לחלק את עקרון ריתוך הלייזר לריתוך הולכת חום ולריתוך היתוך עמוק בלייזר. צפיפות הספק פחות מ- 104 ~ 105 w/cm2 היא ריתוך הולכת חום, בשלב זה עומק ההיתוך ומהירות הריתוך הוא איטי; כאשר צפיפות ההספק גדולה מ- 105 ~ 107 w/cm2, משטח המתכת קעור ל"חורי מפתחות "תחת פעולת החום, ויוצר ריתוך היתוך עמוק, שיש לו את המאפיינים של מהירות ריתוך מהירה ויחס רוחב עומק גדול.
כיום, נכסה בעיקר את הידע של גורמים עיקריים המשפיעים על איכות ריתוך היתוך העמוק בלייזר
1. כוח לייזר
בריתוך היתוך עמוק בלייזר, כוח לייזר שולט הן בעומק החדירה והן מהירות הריתוך. עומק הריתוך קשור ישירות לצפיפות כוח הקורה ומהווה פונקציה של כוח קרן האירוע ונקודת המוקד של הקורה. באופן כללי, עבור קרן לייזר בקוטר מסוים, עומק החדירה עולה עם עליית כוח הקורה.
2. נקודה מוקדית
גודל נקודת הקורה הוא אחד המשתנים החשובים ביותר בריתוך לייזר מכיוון שהוא קובע את צפיפות ההספק. אולם מדידתו מהווה אתגר עבור לייזרים בעלי עוצמה גבוהה, אם כי קיימות טכניקות מדידה עקיפות רבות.
ניתן לחשב את גודל נקודת הגבול של דיפרקציה של מיקוד הקורה בהתאם לתורת ההפרדה, אך גודל הספוט בפועל גדול מהערך המחושב עקב קיומו של השתקפות מוקד לקויה. שיטת המדידה הפשוטה ביותר היא שיטת הפרופיל של ISO-טמפרטורה, המודדת את קוטר נקודת המוקד והניקוב לאחר שהנייר העבה נשרף וחדר דרך צלחת הפוליפרופילן. שיטה זו באמצעות תרגול המדידה, תופס את גודל הכוח בלייזר וזמן הפעולה של קרן.
3. גז מגן
תהליך ריתוך הלייזר משתמש לעתים קרובות בגזים מגנים (הליום, ארגון, חנקן) כדי להגן על הבריכה המותכת, ומונע את חומר העבודה בתהליך הריתוך. הסיבה השנייה לשימוש בגז מגן היא להגן על העדשה המתמקדת מפני זיהום על ידי אדי מתכת וניזוק על ידי טיפות נוזלים. במיוחד בריתוך לייזר בעל עוצמה גבוהה, הפליטה הופכת לחזקה מאוד, יש צורך להגן על העדשה. ההשפעה השלישית של הגז המגן היא שהיא יעילה מאוד בפיזור מיגון הפלזמה המיוצר על ידי ריתוך לייזר בעל עוצמה גבוהה. אדי המתכת סופג את קרן הלייזר ומיינן לענן פלזמה. גז המגן סביב אדי המתכת מתמקד גם בגלל חום. אם יש יותר מדי פלזמה, קרן הלייזר נצרכת איכשהו על ידי הפלזמה. כאנרגיה השנייה, פלזמה קיימת על משטח העבודה, מה שהופך את העומק לריתוך לרדוד יותר ומשטח בריכת הריתוך לרחב יותר.
כיצד לבחור גז מיגון נכון?
4. שיעור הקליטה
ספיגת הלייזר של החומר תלויה בכמה תכונות חשובות של החומר, כמו קצב ספיגה, רפלקטיביות, מוליכות תרמית, טמפרטורת התכה וטמפרטורת אידוי. מבין כל הגורמים, החשוב ביותר הוא שיעור הקליטה.
שני גורמים משפיעים על קצב הקליטה של החומר לקרן הלייזר. הראשון הוא מקדם ההתנגדות של החומר. נמצא כי קצב הקליטה של החומר פרופורציונלי לשורש הריבועי של מקדם ההתנגדות, ומקדם ההתנגדות משתנה עם הטמפרטורה. שנית, למצב השטח (או בגימור) של החומר השפעה חשובה על קצב הקליטה של הקורה, שיש לה השפעה משמעותית על אפקט הריתוך.
5. מהירות ריתוך
למהירות הריתוך השפעה רבה על עומק החדירה. הגדלת המהירות תהפוך את עומק החדירה לרדוד יותר, אך נמוך מדי יוביל להתכה מוגזמת של חומרים וריתוך חומר העבודה. לפיכך, קיים טווח מהירות ריתוך מתאים לחומר מסוים עם כוח לייזר מסוים ועובי מסוים, וניתן להשיג את עומק החדירה המרבי בערך המהירות המתאים.
6. אורך מוקד של עדשת המיקוד
בדרך כלל מותקנת עדשת מיקוד בראש אקדח הריתוך, בדרך כלל נבחר אורך מוקד 63 ~ 254 מ"מ (קוטר 2.5 "~ 10"). מיקוד גודל נקודה הוא פרופורציונלי לאורך המוקד, ככל שאורך המוקד קצר יותר, כך המקום קטן יותר. עם זאת, אורך אורך המוקד משפיע גם על עומק המיקוד, כלומר עומק המיקוד גדל באופן סינכרוני עם אורך המוקד, כך שאורך המוקד הקצר יכול לשפר את צפיפות הכוח, אך מכיוון שעומק המיקוד הוא קטן, המרחק בין העדשה לחומר העבודה יש לשמור במדויק, ועומק החדירה אינו גדול. בשל השפעת התזות ומצב לייזר במהלך ריתוך, העומק המוקד הקצר ביותר המשמש בריתוך בפועל הוא בעיקר 126 מ"מ (קוטר 5 "). עדשה עם אורך מוקד של 254 מ"מ (קוטר 10") ניתן לבחור כאשר התפר גדול או שצריך להגדיל את הריתוך על ידי הגדלת גודל הספוט. במקרה זה, כוח תפוקת לייזר גבוה יותר (צפיפות כוח) נדרש כדי להשיג את אפקט חור החדירה העמוק.
שאלות נוספות לגבי מחיר ריתוך לייזר כף יד מחיר ותצורה
זמן הודעה: ספטמבר 27-2022