การเชื่อมด้วยเลเซอร์สามารถทำได้โดยใช้เครื่องกำเนิดเลเซอร์แบบต่อเนื่องหรือแบบพัลซิ่ง หลักการเชื่อมด้วยเลเซอร์สามารถแบ่งออกเป็นการเชื่อมด้วยการนำความร้อนและการเชื่อมฟิวชั่นด้วยเลเซอร์ลึก ความหนาแน่นของพลังงานน้อยกว่า 104~105 W/cm2 คือการเชื่อมด้วยการนำความร้อน ในเวลานี้ ความลึกของการหลอมละลาย และความเร็วในการเชื่อมช้า เมื่อความหนาแน่นของพลังงานมากกว่า 105~107 W/cm2 พื้นผิวโลหะจะเว้าเป็น "รูกุญแจ" ภายใต้การกระทำของความร้อน ทำให้เกิดการเชื่อมฟิวชั่นแบบลึก ซึ่งมีลักษณะของความเร็วในการเชื่อมที่รวดเร็วและอัตราส่วนความลึกต่อความกว้างที่มาก
วันนี้เราจะพูดถึงความรู้เกี่ยวกับปัจจัยหลักที่ส่งผลต่อคุณภาพของการเชื่อมฟิวชั่นด้วยเลเซอร์แบบดีพฟิวชันเป็นหลัก
1. พลังเลเซอร์
ในการเชื่อมฟิวชั่นด้วยเลเซอร์ลึก พลังงานเลเซอร์จะควบคุมทั้งความลึกในการเจาะและความเร็วในการเชื่อม ความลึกของการเชื่อมมีความสัมพันธ์โดยตรงกับความหนาแน่นของกำลังลำแสง และเป็นหน้าที่ของกำลังลำแสงตกกระทบและจุดโฟกัสของลำแสง โดยทั่วไปแล้ว สำหรับลำแสงเลเซอร์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางหนึ่ง ความลึกของการเจาะจะเพิ่มขึ้นตามกำลังของลำแสงที่เพิ่มขึ้น
2. จุดโฟกัส
ขนาดลำแสงเป็นตัวแปรที่สำคัญที่สุดประการหนึ่งในการเชื่อมด้วยเลเซอร์ เนื่องจากเป็นตัวกำหนดความหนาแน่นของพลังงาน แต่การวัดถือเป็นความท้าทายสำหรับเลเซอร์กำลังสูง แม้ว่าจะมีเทคนิคการวัดทางอ้อมมากมายก็ตาม
ขนาดจุดจำกัดการเลี้ยวเบนของโฟกัสลำแสงสามารถคำนวณได้ตามทฤษฎีการเลี้ยวเบน แต่ขนาดจุดตามจริงนั้นใหญ่กว่าค่าที่คำนวณได้ เนื่องจากการสะท้อนของโฟกัสไม่ดี วิธีการวัดที่ง่ายที่สุดคือวิธีการวัดโปรไฟล์อุณหภูมิ ISO ซึ่งวัดเส้นผ่านศูนย์กลางของจุดโฟกัสและการเจาะหลังจากที่กระดาษหนาไหม้และทะลุผ่านแผ่นโพลีโพรพีลีน วิธีการนี้ผ่านการฝึกปฏิบัติการวัด ทำให้สามารถควบคุมขนาดกำลังเลเซอร์และเวลาการทำงานของลำแสงได้
3. แก๊สป้องกัน
กระบวนการเชื่อมด้วยเลเซอร์มักใช้ก๊าซป้องกัน (ฮีเลียม อาร์กอน ไนโตรเจน) เพื่อปกป้องบ่อหลอมเหลว ป้องกันชิ้นงานจากการเกิดออกซิเดชันในกระบวนการเชื่อม เหตุผลที่สองในการใช้แก๊สป้องกันคือเพื่อปกป้องเลนส์โฟกัสจากการปนเปื้อนด้วยไอของโลหะและการสปัตเตอร์จากหยดของเหลว โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการเชื่อมด้วยเลเซอร์กำลังสูง ตัวดีดออกจะมีพลังมาก จึงจำเป็นต้องปกป้องเลนส์ ผลกระทบประการที่สามของก๊าซป้องกันคือมีประสิทธิภาพมากในการกระจายตัวป้องกันพลาสมาที่เกิดจากการเชื่อมด้วยเลเซอร์กำลังสูง ไอโลหะดูดซับลำแสงเลเซอร์และแตกตัวเป็นไอออนเป็นเมฆพลาสมา ก๊าซป้องกันที่อยู่รอบๆ ไอโลหะยังแตกตัวเป็นไอออนเนื่องจากความร้อน หากมีพลาสมามากเกินไป ลำแสงเลเซอร์ก็จะถูกใช้ไปโดยพลาสมา เนื่องจากพลังงานที่สอง พลาสมาจะอยู่บนพื้นผิวการทำงาน ซึ่งทำให้ความลึกของการเชื่อมตื้นขึ้น และพื้นผิวของสระเชื่อมกว้างขึ้น
วิธีการเลือกก๊าซป้องกันที่เหมาะสม ?
4. อัตราการดูดซึม
การดูดกลืนแสงด้วยเลเซอร์ของวัสดุขึ้นอยู่กับคุณสมบัติที่สำคัญบางประการของวัสดุ เช่น อัตราการดูดซึม การสะท้อนกลับ การนำความร้อน อุณหภูมิหลอมละลาย และอุณหภูมิการระเหย ในบรรดาปัจจัยทั้งหมด สิ่งที่สำคัญที่สุดคืออัตราการดูดซึม
ปัจจัยสองประการที่ส่งผลต่ออัตราการดูดซับของวัสดุไปยังลำแสงเลเซอร์ อย่างแรกคือค่าสัมประสิทธิ์ความต้านทานของวัสดุ พบว่าอัตราการดูดซับของวัสดุเป็นสัดส่วนกับรากที่สองของค่าสัมประสิทธิ์ความต้านทาน และค่าสัมประสิทธิ์ความต้านทานจะแปรผันตามอุณหภูมิ ประการที่สอง สภาพพื้นผิว (หรือผิวสำเร็จ) ของวัสดุมีอิทธิพลสำคัญต่ออัตราการดูดซับของลำแสง ซึ่งมีผลกระทบอย่างมากต่อผลการเชื่อม
5. ความเร็วในการเชื่อม
ความเร็วในการเชื่อมมีอิทธิพลอย่างมากต่อความลึกของการเจาะ การเพิ่มความเร็วจะทำให้ความลึกของการเจาะตื้นขึ้น แต่ต่ำเกินไปจะทำให้วัสดุหลอมละลายมากเกินไปและเชื่อมชิ้นงานผ่าน ดังนั้นจึงมีช่วงความเร็วในการเชื่อมที่เหมาะสมสำหรับวัสดุเฉพาะที่มีกำลังเลเซอร์และความหนาที่แน่นอน และสามารถรับความลึกของการเจาะสูงสุดได้ที่ค่าความเร็วที่สอดคล้องกัน
6. ทางยาวโฟกัสของเลนส์โฟกัส
โดยปกติจะติดตั้งเลนส์โฟกัสไว้ที่หัวของปืนเชื่อม โดยทั่วไปจะเลือกทางยาวโฟกัส 63~254 มม. (เส้นผ่านศูนย์กลาง 2.5 "~10") ขนาดจุดโฟกัสจะขึ้นอยู่กับทางยาวโฟกัส ยิ่งทางยาวโฟกัสสั้น จุดโฟกัสก็จะยิ่งเล็กลง อย่างไรก็ตาม ความยาวของทางยาวโฟกัสยังส่งผลต่อความลึกของโฟกัสด้วย กล่าวคือ ความลึกของโฟกัสจะเพิ่มขึ้นพร้อมกันกับทางยาวโฟกัส ดังนั้นทางยาวโฟกัสที่สั้นจึงสามารถปรับปรุงความหนาแน่นของพลังงานได้ แต่เนื่องจากความลึกของโฟกัสมีขนาดเล็ก ระยะทาง ต้องรักษาระหว่างเลนส์กับชิ้นงานอย่างแม่นยำและความลึกของการเจาะไม่มาก เนื่องจากอิทธิพลของการกระเด็นและโหมดเลเซอร์ระหว่างการเชื่อมความลึกโฟกัสที่สั้นที่สุดที่ใช้ในการเชื่อมจริงส่วนใหญ่จะอยู่ที่ 126 มม. (เส้นผ่านศูนย์กลาง 5 ") สามารถเลือกเลนส์ที่มีความยาวโฟกัส 254 มม. (เส้นผ่านศูนย์กลาง 10 ") ได้เมื่อตะเข็บมีขนาดใหญ่ หรือต้องเพิ่มรอยเชื่อมโดยการเพิ่มขนาดจุด ในกรณีนี้ จำเป็นต้องใช้กำลังเอาต์พุตเลเซอร์ที่สูงขึ้น (ความหนาแน่นของกำลัง) เพื่อให้ได้เอฟเฟกต์รูเจาะลึก
คำถามเพิ่มเติมเกี่ยวกับราคาและการกำหนดค่าเครื่องเชื่อมเลเซอร์แบบมือถือ
เวลาโพสต์: Sep-27-2022