Що таке лазерне зварювання? Пояснення лазерного зварювання! Все, що вам потрібно знати про лазерне зварювання, включаючи ключовий принцип та основні параметри процесу!
Багато клієнтів не розуміють основних принципів роботи лазерного зварювального апарату, не кажучи вже про вибір правильного лазерного зварювального апарату, проте Mimowork Laser допоможе вам прийняти правильне рішення та надати додаткову підтримку, щоб допомогти вам зрозуміти лазерне зварювання.
Що таке лазерне зварювання?
Лазерне зварювання - це тип зварювання плавленням, у якому лазерний промінь використовується як джерело тепла для зварювання. Принцип зварювання полягає в тому, що специфічний метод стимулює активне середовище, утворюючи резонансні коливання порожнини, а потім перетворюючи їх на стимульований промінь випромінювання. Коли промінь та заготовка контактують один з одним, енергія поглинається заготовкою, і коли температура досягає точки плавлення, матеріал можна зварювати.
Відповідно до основного механізму зварювальної ванни, лазерне зварювання має два основні механізми зварювання: теплопровідне зварювання та зварювання глибоким проникненням (зварювання через замкову щілину). Тепло, що генерується теплопровідним зварюванням, розсіюється до заготовки шляхом теплопередачі, завдяки чому поверхня зварювання плавиться, без випаровування, що часто використовується при зварюванні низькошвидкісних тонких компонентів. Зварювання глибоким плавленням випаровує матеріал і утворює велику кількість плазми. Через підвищену температуру в передній частині розплавленої ванни утворюються отвори. Зварювання глибоким проникненням є найпоширенішим режимом лазерного зварювання, він може ретельно зварити заготовку, а вхідна енергія є величезною, що призводить до високої швидкості зварювання.
Параметри процесу лазерного зварювання
Існує багато параметрів процесу, які впливають на якість лазерного зварювання, такі як щільність потужності, форма хвилі лазерного імпульсу, розфокусування, швидкість зварювання та вибір допоміжного захисного газу.
Щільність потужності лазера
Густина потужності є одним з найважливіших параметрів лазерної обробки. Завдяки вищій густині потужності поверхневий шар може бути нагрітий до точки кипіння протягом мікросекунди, що призводить до великої кількості випаровування. Тому висока густина потужності є перевагою для процесів видалення матеріалу, таких як свердління, різання та гравірування. При низькій густині потужності температура поверхні досягає точки кипіння протягом кількох мілісекунд, а перед тим, як поверхня випаровується, нижня частина досягає точки плавлення, що дозволяє легко утворити хороший плавлений шов. Тому при лазерному зварюванні теплопровідністю діапазон густини потужності становить 104-106 Вт/см2.
Форма хвилі лазерного імпульсу
Форма хвилі лазерного імпульсу є не лише важливим параметром для розрізнення видалення матеріалу від плавлення матеріалу, але й ключовим параметром для визначення обсягу та вартості обробного обладнання. Коли лазерний промінь високої інтенсивності спрямовується на поверхню матеріалу, поверхня матеріалу відбиває 60~90% лазерної енергії, що вважається втратою, особливо це стосується золота, срібла, міді, алюмінію, титану та інших матеріалів, які мають сильне відбиття та швидку теплопередачу. Коефіцієнт відбиття металу змінюється з часом під час лазерного імпульсу. Коли температура поверхні матеріалу піднімається до точки плавлення, коефіцієнт відбиття швидко зменшується, а коли поверхня перебуває в стані плавлення, коефіцієнт відбиття стабілізується на певному значенні.
Ширина лазерного імпульсу
Ширина імпульсу є важливим параметром імпульсного лазерного зварювання. Ширина імпульсу визначалася глибиною проникнення та зоною термічного впливу. Чим довша була ширина імпульсу, тим більшою була зона термічного впливу, а глибина проникнення збільшувалася з половинною потужністю ширини імпульсу. Однак збільшення ширини імпульсу зменшує пікову потужність, тому збільшення ширини імпульсу зазвичай використовується для теплопровідного зварювання, що призводить до широкого та неглибокого розміру шва, особливо придатного для зварювання внахлест тонких та товстих пластин. Однак нижча пікова потужність призводить до надмірного підведення тепла, і кожен матеріал має оптимальну ширину імпульсу, яка максимізує глибину проникнення.
Кількість розфокусування
Лазерне зварювання зазвичай вимагає певного ступеня розфокусування, оскільки щільність потужності центру плями у фокусі лазера занадто висока, що легко призводить до випаровування зварювального матеріалу в отвори. Розподіл щільності потужності є відносно рівномірним у кожній площині, подалі від фокуса лазера.
Є два режими розфокусування:
Позитивний та негативний дефокус. Якщо фокальна площина розташована над заготовкою, це позитивний дефокус; в іншому випадку – негативний дефокус. Згідно з теорією геометричної оптики, коли відстань між позитивною та негативною площинами дефокусування та площиною зварювання однакова, щільність потужності на відповідній площині приблизно однакова, але насправді форма отриманої розплавленої ванни відрізняється. У випадку негативного дефокусування можна отримати більше проникнення, що пов'язано з процесом формування розплавленої ванни.
Швидкість зварювання
Швидкість зварювання визначає якість поверхні зварювання, глибину проникнення, зону термічного впливу тощо. Швидкість зварювання впливатиме на підведення тепла за одиницю часу. Якщо швидкість зварювання занадто низька, підведення тепла занадто високе, що призводить до прогорання заготовки. Якщо швидкість зварювання занадто висока, підведення тепла занадто мале, що призводить до часткового та неповного зварювання заготовки. Зменшення швидкості зварювання зазвичай використовується для покращення проникнення.
Допоміжний газ захисту від продувки
Допоміжний захисний газ від продування є важливою процедурою у потужному лазерному зварюванні. З одного боку, він запобігає розпиленню металевих матеріалів та забрудненню фокусуючого дзеркала, а з іншого боку, запобігає надмірному фокусуванню плазми, що утворюється в процесі зварювання, та запобігає досягненню лазером поверхні матеріалу. У процесі лазерного зварювання гелій, аргон, азот та інші гази часто використовуються для захисту розплавленої ванни, щоб запобігти окисленню заготовки під час зварювальної техніки. Такі фактори, як тип захисного газу, величина потоку повітря та кут продування, мають великий вплив на результати зварювання, а різні методи продування також матимуть певний вплив на якість зварювання.
Наш рекомендований ручний лазерний зварювальний апарат:
Лазерний зварювальний апарат - Робоче середовище
Діапазон температур робочого середовища: 15~35 ℃
Діапазон вологості робочого середовища: < 70% Без конденсації
◾ Охолодження: водяний чилер необхідний для відведення тепла від компонентів лазера, що розсіюють тепло, забезпечуючи належну роботу лазерного зварювального апарату.
(Детальний посібник з використання та охолодження води ви можете переглянути за посиланням:Заходи захисту від замерзання для CO2-лазерної системи)
Хочете дізнатися більше про лазерні зварювальні апарати?
Час публікації: 22 грудня 2022 р.