Лазерне зварювання може здійснюватися безперервним або імпульсним лазерним генератором. Принцип лазерного зварювання можна розділити на теплопровідне зварювання та лазерне глибоке зварювання. Щільність потужності менше 104 ~ 105 Вт/см2 є теплопровідним зварюванням, у цей час глибина плавлення та швидкість зварювання повільні; Коли щільність потужності перевищує 105~107 Вт/см2, поверхня металу увігнута в «замкові щілини» під дією тепла, утворюючи зварювання глибоким плавленням, яке має характеристики високої швидкості зварювання та великого співвідношення глибини до ширини.
Сьогодні ми в основному розглянемо знання основних факторів, які впливають на якість лазерного зварювання глибоким оплавленням
1. Потужність лазера
У лазерному зварюванні глибоким плавленням потужність лазера контролює як глибину проплавлення, так і швидкість зварювання. Глибина зварного шва безпосередньо пов’язана з щільністю потужності променя і є функцією потужності падаючого променя та фокусної плями променя. Взагалі кажучи, для лазерного променя певного діаметру глибина проникнення збільшується зі збільшенням потужності променя.
2. Фокусна пляма
Розмір плями променя є однією з найважливіших змінних у лазерному зварюванні, оскільки він визначає щільність потужності. Але його вимірювання є проблемою для потужних лазерів, хоча існує багато доступних методів непрямого вимірювання.
Розмір дифракційної граничної плями фокусу променя можна розрахувати згідно з теорією дифракції, але фактичний розмір плями більший за розраховане значення через наявність поганого фокального відбиття. Найпростішим методом вимірювання є метод ізотемпературного профілю, який вимірює діаметр фокальної плями та перфорації після того, як щільний папір спалений і проник крізь поліпропіленову пластину. Цей метод через практику вимірювання опановує розмір потужності лазера та час дії променя.
3. Захисний газ
У процесі лазерного зварювання часто використовуються захисні гази (гелій, аргон, азот) для захисту розплавленої ванни, запобігаючи окисленню заготовки в процесі зварювання. Другою причиною використання захисного газу є захист фокусуючої лінзи від забруднення парами металу та розпилення краплями рідини. Особливо при високопотужному лазерному зварюванні викид стає дуже потужним, тому необхідно захистити лінзу. Третій ефект захисного газу полягає в тому, що він дуже ефективно розсіює плазмове екранування, створене потужним лазерним зварюванням. Пари металу поглинають лазерний промінь і іонізуються в плазмову хмару. Захисний газ навколо пари металу також іонізується через нагрівання. Якщо плазми занадто багато, лазерний промінь якимось чином поглинається плазмою. Як друга енергія, плазма існує на робочій поверхні, що робить глибину зварного шва меншою, а поверхню зварювальної ванни ширшою.
Як правильно вибрати захисний газ?
4. Швидкість поглинання
Лазерне поглинання матеріалу залежить від деяких важливих властивостей матеріалу, таких як швидкість поглинання, відбивна здатність, теплопровідність, температура плавлення та температура випаровування. Серед усіх факторів найважливішим є швидкість поглинання.
Два фактори впливають на швидкість поглинання лазерного променя матеріалом. По-перше, це коефіцієнт опору матеріалу. Виявлено, що швидкість поглинання матеріалу пропорційна квадратному кореню з коефіцієнта опору, а коефіцієнт опору змінюється залежно від температури. По-друге, стан поверхні (або обробки) матеріалу має важливий вплив на швидкість поглинання променя, що має значний вплив на ефект зварювання.
5. Швидкість зварювання
Швидкість зварювання має великий вплив на глибину проплавлення. Збільшення швидкості зменшить глибину проплавлення, але занадто низька призведе до надмірного розплавлення матеріалів і зварювання заготовки. Таким чином, існує відповідний діапазон швидкості зварювання для конкретного матеріалу з певною потужністю лазера та певною товщиною, і максимальна глибина проплавлення може бути отримана при відповідному значенні швидкості.
6. Фокусна відстань фокусної лінзи
Фокусну лінзу зазвичай встановлюють у головку зварювального пістолета, як правило, вибирають фокусну відстань 63~254 мм (діаметр 2,5 "~10"). Розмір плями фокусування пропорційний фокусній відстані, чим коротша фокусна відстань, тим менша пляма. Однак довжина фокусної відстані також впливає на глибину фокусування, тобто глибина фокусування збільшується синхронно з фокусною відстанню, тому коротка фокусна відстань може покращити щільність потужності, але оскільки глибина фокусування мала, відстань Між лінзою і заготівлею необхідно точно підтримувати, а глибина проникнення не велика. Через вплив бризок і лазерного режиму під час зварювання найменша фокусна глибина, яка використовується під час фактичного зварювання, здебільшого становить 126 мм (діаметр 5 дюймів). Якщо шов великий, можна вибрати лінзу з фокусною відстанню 254 мм (діаметр 10 дюймів). або зварний шов потрібно збільшити, збільшивши розмір плями. У цьому випадку потрібна більш висока вихідна потужність лазера (щільність потужності) для досягнення ефекту глибокого проникнення.
Додаткові питання щодо ціни та комплектації ручного лазерного зварювального апарату
Час публікації: 27 вересня 2022 р