Co to jest spawanie laserowe? Wyjaśnienie spawania laserowego! Wszystko, co musisz wiedzieć o spawaniu laserowym, w tym najważniejsze zasady i główne parametry procesu!
Wielu klientów nie rozumie podstawowych zasad działania spawarki laserowej, nie mówiąc już o wyborze właściwej spawarki laserowej, jednak Mimowork Laser jest tutaj, aby pomóc Ci podjąć właściwą decyzję i zapewnić dodatkowe wsparcie, które pomoże Ci zrozumieć spawanie laserowe.
Co to jest spawanie laserowe?
Spawanie laserowe jest rodzajem spawania topiącego, wykorzystującego wiązkę lasera jako źródło ciepła spawania. Zasada spawania polega na specjalnej metodzie stymulacji ośrodka aktywnego, tworząc oscylacje wnęki rezonansowej, a następnie przekształcając się w stymulowaną wiązkę promieniowania, gdy wiązka i obrabiany przedmiot stykają się ze sobą, energia jest pochłaniana przez obrabiany przedmiot, gdy temperatura osiąga temperaturę topnienia materiału, można go spawać.
Zgodnie z głównym mechanizmem jeziorka spawalniczego, spawanie laserowe ma dwa podstawowe mechanizmy spawania: spawanie z przewodzeniem ciepła i spawanie z głęboką penetracją (dziurką od klucza). Ciepło wytwarzane podczas spawania z przewodzeniem ciepła jest rozprowadzane do przedmiotu obrabianego poprzez przenoszenie ciepła, dzięki czemu powierzchnia spoiny topi się i nie powinno zachodzić parowanie, co jest często stosowane przy spawaniu cienkich elementów z małą prędkością. Spawanie metodą głębokiego wtapiania powoduje odparowanie materiału i utworzenie dużej ilości plazmy. Ze względu na podwyższone ciepło w przedniej części roztopionego basenu pojawią się dziury. Spawanie z głęboką penetracją jest najczęściej stosowanym trybem spawania laserowego, umożliwia dokładne spawanie przedmiotu obrabianego, a energia wejściowa jest ogromna, co prowadzi do dużej prędkości spawania.
Parametry procesu w spawaniu laserowym
Na jakość spawania laserowego wpływa wiele parametrów procesu, takich jak gęstość mocy, kształt fali impulsu lasera, rozogniskowanie, prędkość spawania czy dobór pomocniczego gazu osłonowego.
Gęstość mocy lasera
Gęstość mocy jest jednym z najważniejszych parametrów w obróbce laserowej. Przy wyższej gęstości mocy warstwę powierzchniową można ogrzać do temperatury wrzenia w ciągu mikrosekundy, co powoduje duże parowanie. Dlatego duża gęstość mocy jest korzystna w procesach usuwania materiału, takich jak wiercenie, cięcie i grawerowanie. W przypadku małej gęstości mocy temperatura powierzchni osiąga temperaturę wrzenia przez kilka milisekund, a zanim powierzchnia odparuje, dno osiąga temperaturę topnienia, co ułatwia utworzenie dobrej topiącej spoiny. Dlatego w przypadku spawania laserowego z przewodzeniem ciepła zakres gęstości mocy wynosi 104-106 W/cm2.
Przebieg impulsu laserowego
Przebieg impulsu lasera jest nie tylko ważnym parametrem pozwalającym odróżnić usuwanie materiału od topienia materiału, ale także kluczowym parametrem określającym objętość i koszt sprzętu przetwarzającego. Kiedy wiązka lasera o wysokiej intensywności zostanie wystrzelona w powierzchnię materiału, na powierzchni materiału odbije się 60 ~ 90% energii lasera, co będzie uważane za stratę, zwłaszcza złoto, srebro, miedź, aluminium, tytan i inne materiały, które mają silne odbicie i szybki transfer ciepła. Odbicie metalu zmienia się w czasie podczas impulsu laserowego. Gdy temperatura powierzchni materiału wzrasta do temperatury topnienia, współczynnik odbicia szybko maleje, a gdy powierzchnia jest w stanie stopionym, współczynnik odbicia stabilizuje się na określonej wartości.
Szerokość impulsu lasera
Szerokość impulsu jest ważnym parametrem spawania laserowego impulsowego. Szerokość impulsu określono na podstawie głębokości penetracji i strefy wpływu ciepła. Im dłuższa była szerokość impulsu, tym większa była strefa wpływu ciepła, a głębokość penetracji zwiększała się wraz ze wzrostem 1/2 szerokości impulsu. Jednakże zwiększenie szerokości impulsu zmniejszy moc szczytową, dlatego zwiększenie szerokości impulsu jest powszechnie stosowane w przypadku spawania z przewodzeniem ciepła, co skutkuje szeroką i płytką spoiną, szczególnie odpowiednią do zgrzewania zakładkowego cienkich i grubych blach. Jednakże niższa moc szczytowa powoduje nadmierne doprowadzenie ciepła, a każdy materiał ma optymalną szerokość impulsu, która maksymalizuje głębokość penetracji.
Ilość rozogniskowania
Spawanie laserowe zwykle wymaga pewnego stopnia rozogniskowania, ponieważ gęstość mocy środka plamki w ognisku lasera jest zbyt duża, co powoduje łatwe odparowanie materiału spawalniczego do otworów. Rozkład gęstości mocy jest stosunkowo równomierny w każdej płaszczyźnie oddalonej od ogniska lasera.
Dostępne są dwa tryby rozmycia:
Pozytywne i negatywne rozogniskowanie. Jeżeli płaszczyzna ogniskowania znajduje się nad przedmiotem obrabianym, mamy do czynienia z rozogniskowaniem dodatnim; w przeciwnym razie jest to ujemne rozogniskowanie. Zgodnie z teorią optyki geometrycznej, gdy odległość między dodatnią i ujemną płaszczyzną rozogniskowania a płaszczyzną spawania jest równa, gęstość mocy w odpowiedniej płaszczyźnie jest w przybliżeniu taka sama, ale w rzeczywistości uzyskany kształt jeziorka stopionego jest inny. W przypadku rozogniskowania ujemnego można uzyskać większą penetrację, co jest związane z procesem powstawania jeziorka.
Prędkość spawania
Prędkość spawania określa jakość powierzchni spawania, głębokość wtopienia, strefę wpływu ciepła i tak dalej. Prędkość spawania będzie miała wpływ na ilość ciepła doprowadzonego w jednostce czasu. Jeśli prędkość spawania jest zbyt mała, doprowadzone ciepło jest zbyt wysokie, co powoduje przepalenie przedmiotu obrabianego. Jeśli prędkość spawania jest zbyt duża, doprowadzone ciepło jest zbyt małe, co powoduje częściowe i niedokończone spawanie przedmiotu obrabianego. Aby poprawić penetrację, zwykle stosuje się zmniejszenie prędkości spawania.
Pomocniczy gaz zabezpieczający przed przedmuchem
Pomocniczy gaz ochronny jest niezbędną procedurą podczas spawania laserowego dużej mocy. Z jednej strony, aby zapobiec rozpryskiwaniu się materiałów metalowych i zanieczyszczeniu lustra skupiającego; Z drugiej strony ma to zapobiec nadmiernemu skupianiu się plazmy powstałej w procesie spawania i dotarciu lasera do powierzchni materiału. W procesie spawania laserowego często stosuje się hel, argon, azot i inne gazy w celu ochrony jeziorka stopionego, aby zapobiec utlenianiu przedmiotu obrabianego w technice spawalniczej. Czynniki takie jak rodzaj gazu ochronnego, wielkość przepływu powietrza i kąt przedmuchu mają ogromny wpływ na wyniki spawania, a różne metody przedmuchu również będą miały pewien wpływ na jakość spawania.
Nasza rekomendowana ręczna spawarka laserowa:
Spawacz laserowy - środowisko pracy
◾ Zakres temperatur środowiska pracy: 15 ~ 35 ℃
◾ Zakres wilgotności środowiska pracy: < 70% Brak kondensacji
◾ Chłodzenie: agregat wody lodowej jest niezbędny ze względu na funkcję odprowadzania ciepła z elementów laserowych rozpraszających ciepło, zapewniając sprawną pracę spawarki laserowej.
(Szczegółowe informacje na temat użytkowania i przewodnika na temat agregatu wody lodowej można sprawdzić w:Środki zabezpieczające przed zamarzaniem systemu laserowego CO2)
Chcesz wiedzieć więcej o spawarkach laserowych?
Czas publikacji: 22 grudnia 2022 r