Лазерная сварка может осуществляться непрерывным или импульсным лазерным генератором. Принцип лазерной сварки можно разделить на теплопроводную сварку и лазерную сварку глубоким плавлением. Плотность мощности менее 104 ~ 105 Вт/см2 — это сварка с теплопроводностью, в это время глубина плавления и скорость сварки низкие; Когда плотность мощности превышает 105–107 Вт/см2, металлическая поверхность под действием тепла вогнута в «замочные скважины», образуя сварку глубоким плавлением, которая имеет характеристики высокой скорости сварки и большого соотношения глубины и ширины.
Сегодня мы в основном рассмотрим основные факторы, влияющие на качество лазерной сварки глубоким плавлением.
1. Мощность лазера
При лазерной сварке глубоким плавлением мощность лазера контролирует как глубину проникновения, так и скорость сварки. Глубина сварного шва напрямую связана с плотностью мощности луча и зависит от мощности падающего луча и фокусного пятна луча. Вообще говоря, для лазерного луча определенного диаметра глубина проникновения увеличивается с увеличением мощности луча.
2. Фокусное пятно
Размер пятна луча является одной из наиболее важных переменных в лазерной сварке, поскольку он определяет плотность мощности. Но его измерение является сложной задачей для мощных лазеров, хотя существует множество методов косвенных измерений.
Дифракционный предел размера пятна фокуса луча можно рассчитать в соответствии с теорией дифракции, но фактический размер пятна больше расчетного значения из-за существования плохого фокального отражения. Самый простой метод измерения — это метод изотемпературного профиля, при котором измеряется диаметр фокального пятна и перфорации после того, как толстая бумага сожжена и проникла через полипропиленовую пластину. Этот метод посредством практики измерений позволяет определить величину мощности лазера и время действия луча.
3. Защитный газ
В процессе лазерной сварки часто используются защитные газы (гелий, аргон, азот) для защиты ванны расплава, предотвращая окисление заготовки в процессе сварки. Вторая причина использования защитного газа – защита фокусирующей линзы от загрязнения парами металла и распыления каплями жидкости. Особенно при мощной лазерной сварке выброс становится очень мощным, необходимо защищать линзу. Третий эффект защитного газа заключается в том, что он очень эффективно рассеивает плазменную защиту, возникающую при мощной лазерной сварке. Пары металла поглощают лазерный луч и ионизируются в плазменное облако. Защитный газ вокруг паров металла также ионизируется под действием тепла. Если плазмы слишком много, лазерный луч каким-то образом поглощается плазмой. В качестве второй энергии на рабочей поверхности существует плазма, что делает глубину сварного шва меньшей и поверхность сварочной ванны шире.
Как правильно выбрать защитный газ?
4. Скорость поглощения
Лазерное поглощение материала зависит от некоторых важных свойств материала, таких как скорость поглощения, отражательная способность, теплопроводность, температура плавления и температура испарения. Среди всех факторов наиболее важным является скорость поглощения.
Два фактора влияют на скорость поглощения материалом лазерного луча. Во-первых, это коэффициент сопротивления материала. Установлено, что скорость поглощения материала пропорциональна корню квадратному из коэффициента сопротивления, а коэффициент сопротивления меняется в зависимости от температуры. Во-вторых, состояние поверхности (или отделка) материала оказывает важное влияние на скорость поглощения луча, что существенно влияет на эффект сварки.
5. Скорость сварки
Скорость сварки оказывает большое влияние на глубину провара. Увеличение скорости сделает глубину провара меньше, а слишком низкая приведет к чрезмерному плавлению материалов и провариванию заготовки. Следовательно, для конкретного материала существует соответствующий диапазон скоростей сварки с определенной мощностью лазера и определенной толщиной, а максимальная глубина провара может быть получена при соответствующем значении скорости.
6. Фокусное расстояние фокусирующей линзы.
Фокусирующая линза обычно устанавливается в головке сварочного пистолета, обычно выбирается фокусное расстояние 63~254 мм (диаметр 2,5"~10"). Размер пятна фокусировки пропорционален фокусному расстоянию: чем короче фокусное расстояние, тем меньше пятно. Однако длина фокусного расстояния также влияет на глубину фокуса, то есть глубина фокуса увеличивается синхронно с фокусным расстоянием, поэтому короткое фокусное расстояние может улучшить плотность мощности, но поскольку глубина фокуса мала, расстояние Между линзой и заготовкой необходимо точно выдерживать, а глубина проникновения невелика. Из-за влияния брызг и режима лазера во время сварки наименьшая фокусная глубина, используемая при реальной сварке, в основном составляет 126 мм (диаметр 5 дюймов). При большом шве можно выбрать линзу с фокусным расстоянием 254 мм (диаметр 10 дюймов). или сварной шов необходимо увеличить за счет увеличения размера пятна. В этом случае для достижения эффекта отверстия глубокого проникновения требуется более высокая выходная мощность лазера (плотность мощности).
Дополнительные вопросы о цене и конфигурации ручного лазерного сварочного аппарата
Время публикации: 27 сентября 2022 г.