เครื่องเชื่อมเลเซอร์มือถือ |

การเชื่อมด้วยเลเซอร์คืออะไร? อธิบายการเชื่อมด้วยเลเซอร์! ทุกสิ่งที่คุณต้องรู้เกี่ยวกับการเชื่อมด้วยเลเซอร์ รวมถึงหลักการสำคัญและพารามิเตอร์กระบวนการหลัก!

ลูกค้าจำนวนมากไม่เข้าใจหลักการทำงานพื้นฐานของเครื่องเชื่อมเลเซอร์ ไม่ต้องพูดถึงการเลือกเครื่องเชื่อมเลเซอร์ที่เหมาะสม อย่างไรก็ตาม Mimowork Laser พร้อมช่วยคุณตัดสินใจได้อย่างถูกต้องและให้การสนับสนุนเพิ่มเติมเพื่อช่วยคุณในการทำความเข้าใจการเชื่อมด้วยเลเซอร์

การเชื่อมด้วยเลเซอร์คืออะไร?

การเชื่อมด้วยเลเซอร์เป็นการเชื่อมแบบหลอมละลายโดยใช้ลำแสงเลเซอร์เป็นแหล่งความร้อนในการเชื่อม หลักการเชื่อมจะใช้วิธีการเฉพาะเพื่อกระตุ้นตัวกลางที่ใช้งานอยู่ ก่อให้เกิดการสั่นของโพรงเรโซแนนซ์ จากนั้นจึงเปลี่ยนเป็นลำแสงรังสีกระตุ้น เมื่อลำแสงถูกกระตุ้น และชิ้นงานสัมผัสกันพลังงานจะถูกดูดซับโดยชิ้นงานเมื่ออุณหภูมิถึงจุดหลอมเหลวของวัสดุก็สามารถเชื่อมได้

ตามกลไกหลักของพูลการเชื่อม การเชื่อมด้วยเลเซอร์มีกลไกการเชื่อมพื้นฐานสองประการ: การเชื่อมแบบการนำความร้อนและการเชื่อมแบบเจาะลึก (รูกุญแจ) ความร้อนที่เกิดจากการเชื่อมแบบการนำความร้อนจะกระจายไปยังชิ้นงานผ่านการถ่ายเทความร้อน เพื่อให้พื้นผิวของการเชื่อมหลอมละลาย ไม่ควรเกิดการกลายเป็นไอ ซึ่งมักใช้ในการเชื่อมส่วนประกอบบาง ๆ ความเร็วต่ำ การเชื่อมฟิวชันแบบลึกจะทำให้วัสดุกลายเป็นไอและก่อให้เกิดพลาสมาจำนวนมาก เนื่องจากความร้อนสูง จึงมีรูบริเวณด้านหน้าสระหลอมเหลว การเชื่อมแบบเจาะลึกเป็นโหมดการเชื่อมด้วยเลเซอร์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย มันสามารถเชื่อมชิ้นงานได้อย่างทั่วถึง และพลังงานอินพุตมีมาก นำไปสู่ความเร็วในการเชื่อมที่รวดเร็ว

พารามิเตอร์กระบวนการในการเชื่อมด้วยเลเซอร์

มีพารามิเตอร์กระบวนการมากมายที่ส่งผลต่อคุณภาพของการเชื่อมด้วยเลเซอร์ เช่น ความหนาแน่นของพลังงาน รูปคลื่นของเลเซอร์พัลส์ การพร่ามัว ความเร็วในการเชื่อม และการเลือกก๊าซป้องกันเสริม

ความหนาแน่นของพลังงานเลเซอร์

ความหนาแน่นของพลังงานเป็นหนึ่งในพารามิเตอร์ที่สำคัญที่สุดในการประมวลผลด้วยเลเซอร์ ด้วยความหนาแน่นของพลังงานที่สูงกว่า ชั้นพื้นผิวจึงสามารถให้ความร้อนจนถึงจุดเดือดภายในเสี้ยววินาที ส่งผลให้เกิดการกลายเป็นไอจำนวนมาก ดังนั้นความหนาแน่นกำลังสูงจึงเป็นประโยชน์สำหรับกระบวนการกำจัดวัสดุ เช่น การเจาะ การตัด และการแกะสลัก สำหรับความหนาแน่นของพลังงานต่ำ อุณหภูมิพื้นผิวจะใช้เวลาหลายมิลลิวินาทีจึงจะถึงจุดเดือด และก่อนที่พื้นผิวจะระเหย อุณหภูมิด้านล่างจะถึงจุดหลอมเหลว ซึ่งง่ายต่อการสร้างรอยเชื่อมที่หลอมละลายได้ดี ดังนั้น ในรูปแบบของการเชื่อมด้วยเลเซอร์การนำความร้อน ช่วงความหนาแน่นของพลังงานคือ 104-106W/cm2

เครื่องประดับ-เลเซอร์-เครื่องเชื่อม-เป่าลม

รูปคลื่นเลเซอร์พัลส์

รูปคลื่นของเลเซอร์พัลส์ไม่เพียงแต่เป็นพารามิเตอร์ที่สำคัญในการแยกแยะการแยกวัสดุออกจากการหลอมวัสดุเท่านั้น แต่ยังเป็นพารามิเตอร์สำคัญในการกำหนดปริมาณและต้นทุนของอุปกรณ์ในการประมวลผลอีกด้วย เมื่อยิงลำแสงเลเซอร์ความเข้มสูงไปยังพื้นผิวของวัสดุ พื้นผิวของวัสดุจะมีพลังงานเลเซอร์ 60 ~ 90% สะท้อนและถือว่าสูญเสีย โดยเฉพาะทองคำ เงิน ทองแดง อลูมิเนียม ไทเทเนียม และวัสดุอื่น ๆ ที่มี การสะท้อนแสงที่แข็งแกร่งและการถ่ายเทความร้อนที่รวดเร็ว การสะท้อนของโลหะจะแปรผันตามเวลาระหว่างพัลส์เลเซอร์ เมื่ออุณหภูมิพื้นผิวของวัสดุเพิ่มขึ้นถึงจุดหลอมเหลว การสะท้อนกลับจะลดลงอย่างรวดเร็ว และเมื่อพื้นผิวอยู่ในสถานะหลอมละลาย การสะท้อนกลับจะคงที่ที่ค่าหนึ่ง

ความกว้างของพัลส์เลเซอร์

ความกว้างของพัลส์เป็นตัวแปรสำคัญของการเชื่อมด้วยเลเซอร์แบบพัลส์ ความกว้างของพัลส์ถูกกำหนดโดยความลึกของการเจาะและโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน ยิ่งความกว้างของพัลส์นานขึ้น โซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนก็จะยิ่งใหญ่ขึ้น และความลึกของการเจาะก็เพิ่มขึ้นด้วยกำลัง 1/2 ของความกว้างของพัลส์ อย่างไรก็ตาม การเพิ่มความกว้างของพัลส์จะลดกำลังพีคลง ดังนั้น การเพิ่มความกว้างของพัลส์โดยทั่วไปจึงใช้สำหรับการเชื่อมแบบการนำความร้อน ส่งผลให้ได้ขนาดการเชื่อมที่กว้างและตื้น เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการเชื่อมแบบตักของแผ่นบางและหนา อย่างไรก็ตาม กำลังไฟฟ้าสูงสุดที่ต่ำกว่าส่งผลให้เกิดความร้อนส่วนเกิน และวัสดุแต่ละชนิดมีความกว้างของพัลส์ที่เหมาะสมซึ่งจะช่วยเพิ่มความลึกของการเจาะได้สูงสุด

ปริมาณพร่ามัว

การเชื่อมด้วยเลเซอร์มักจะต้องใช้การพร่ามัวในระดับหนึ่ง เนื่องจากความหนาแน่นของพลังงานของจุดศูนย์กลางที่โฟกัสด้วยเลเซอร์สูงเกินไป ซึ่งทำให้วัสดุการเชื่อมกลายเป็นรูระเหยได้ง่าย การกระจายความหนาแน่นของพลังงานค่อนข้างสม่ำเสมอในแต่ละระนาบที่อยู่ห่างจากโฟกัสเลเซอร์

มีโหมดพร่ามัวสองโหมด:
การพร่ามัวเชิงบวกและเชิงลบ หากระนาบโฟกัสอยู่เหนือชิ้นงาน แสดงว่าเกิดการพร่ามัวในเชิงบวก มิฉะนั้น จะเป็นการพร่ามัวเชิงลบ ตามทฤษฎีทางเรขาคณิตเชิงทัศนศาสตร์ เมื่อระยะห่างระหว่างระนาบพร่ามัวเชิงบวกและลบกับระนาบการเชื่อมเท่ากัน ความหนาแน่นของพลังงานบนระนาบที่สอดคล้องกันจะเท่ากันโดยประมาณ แต่ในความเป็นจริง รูปร่างพูลหลอมเหลวที่ได้รับจะแตกต่างกัน ในกรณีของการพร่ามัวในเชิงลบ สามารถเจาะทะลุได้มากขึ้น ซึ่งเกี่ยวข้องกับกระบวนการก่อตัวของสระหลอมเหลว

ความเร็วในการเชื่อม

ความเร็วในการเชื่อมจะกำหนดคุณภาพพื้นผิวการเชื่อม ความลึกของการเจาะ โซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน และอื่นๆ ความเร็วในการเชื่อมจะส่งผลต่อการป้อนความร้อนต่อหน่วยเวลา หากความเร็วในการเชื่อมช้าเกินไป ความร้อนเข้าสูงเกินไป ส่งผลให้ชิ้นงานไหม้ทะลุ หากความเร็วในการเชื่อมเร็วเกินไป ความร้อนจะเข้าน้อยเกินไป ส่งผลให้การเชื่อมชิ้นงานบางส่วนยังไม่เสร็จ การลดความเร็วในการเชื่อมมักจะใช้เพื่อปรับปรุงการเจาะ

ก๊าซป้องกันการระเบิดเสริม

ก๊าซป้องกันการระเบิดเสริมเป็นขั้นตอนสำคัญในการเชื่อมด้วยเลเซอร์กำลังสูง ในด้านหนึ่ง เพื่อป้องกันไม่ให้วัสดุที่เป็นโลหะสปัตเตอร์และปนเปื้อนกระจกโฟกัส ในทางกลับกัน เป็นการป้องกันไม่ให้พลาสมาที่สร้างขึ้นในกระบวนการเชื่อมโฟกัสมากเกินไป และป้องกันไม่ให้เลเซอร์เข้าถึงพื้นผิวของวัสดุ ในกระบวนการเชื่อมด้วยเลเซอร์ มักใช้ฮีเลียม อาร์กอน ไนโตรเจน และก๊าซอื่นๆ เพื่อปกป้องสระหลอมเหลว เพื่อป้องกันชิ้นงานจากการเกิดออกซิเดชันในวิศวกรรมการเชื่อม ปัจจัยต่างๆ เช่น ชนิดของก๊าซป้องกัน ขนาดของการไหลของอากาศ และมุมการเป่า มีผลกระทบอย่างมากต่อผลการเชื่อม และวิธีการเป่าที่แตกต่างกันก็จะมีผลกระทบต่อคุณภาพการเชื่อมด้วย

>> รายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับก๊าซป้องกันการระเบิดเสริม