Με τη δημοτικότητα της φορητής μηχανής συγκόλλησης λέιζερ στη βιομηχανία, οι άνθρωποι θέλουν να μάθουν περισσότερα για τη συγκόλληση με λέιζερ. Αυτό το άρθρο περιγράφει δύο διαφορετικούς τρόπους συγκόλλησης με λέιζερ και τους παράγοντες που επηρεάζουν την αποτελεσματικότητα της συγκόλλησης με λέιζερ.
Η συγκόλληση με λέιζερ μπορεί να επιτευχθεί είτε με συνεχή είτε με παλμική δέσμη λέιζερ και μπορεί να ταξινομηθεί ως συγκόλληση με μεταφορά θερμότητας ή συγκόλληση βαθιάς σύντηξης με λέιζερ ανάλογα με την αρχή της συγκόλλησης με λέιζερ. Ακολουθεί μια περιγραφή αυτών των δύο τρόπων συγκόλλησης με λέιζερ.
Συγκόλληση αγωγιμότητας θερμότητας
Η συγκόλληση αγωγιμότητας θερμότητας περιλαμβάνει τη διάχυση της θερμότητας στο τεμάχιο εργασίας με μεταφορά θερμότητας. Το τεμάχιο εργασίας λιώνεται και σχηματίζεται μια συγκεκριμένη δεξαμενή τήγματος ελέγχοντας τις παραμέτρους του λέιζερ όπως το πλάτος, η ενέργεια, η μέγιστη ισχύς και η συχνότητα επανάληψης του παλμού λέιζερ. Αυτός ο τρόπος συγκόλλησης με λέιζερ παράγει φαινόμενο τήξης μόνο στην επιφάνεια της συγκόλλησης, το εσωτερικό του τεμαχίου εργασίας δεν έχει λιώσει εντελώς και ουσιαστικά δεν παράγεται εξάτμιση. Το μικρό βάθος τήξης και η αργή ταχύτητα συγκόλλησης μετά τη συγκόλληση χρησιμοποιούνται κυρίως για τη συγκόλληση μεταλλικών υλικών με λεπτό τοίχωμα σε χαμηλή ταχύτητα.
Συγκόλληση βαθιάς σύντηξης με λέιζερ
Η συγκόλληση με λέιζερ βαθιάς σύντηξης όχι μόνο διεισδύει πλήρως στο υλικό, αλλά επίσης εξατμίζει το υλικό, σχηματίζοντας μεγάλη ποσότητα πλάσματος. Λόγω της υψηλής θερμότητας, μια κλειδαρότρυπα θα εμφανιστεί στο μπροστινό μέρος της πισίνας τήξης. Η συγκόλληση με βαθιά σύντηξη είναι η πιο ευρέως χρησιμοποιούμενη λειτουργία συγκόλλησης με λέιζερ λόγω της υψηλής ενέργειας εισόδου, της υψηλής ταχύτητας συγκόλλησης και της μεγάλης αναλογίας βάθους προς πλάτος. Οι μηχανές συγκόλλησης με λέιζερ για τη συγκόλληση με γρανάζια και τη συγκόλληση μεταλλουργικών φύλλων περιλαμβάνουν κυρίως
Διαφορετικές παράμετροι διεργασίας έχουν διαφορετικά αποτελέσματα στο φαινόμενο συγκόλλησης με λέιζερ. Τρεις παράγοντες που επηρεάζουν το φαινόμενο της συγκόλλησης με λέιζερ περιγράφονται εδώ.
Ισχύς λέιζερ
Υπάρχει ένα κατώφλι ενεργειακής πυκνότητας λέιζερ στη συγκόλληση με λέιζερ, κάτω από το οποίο το βάθος τήγματος είναι μικρό, και μόλις επιτευχθεί ή ξεπεραστεί αυτή η τιμή, το βάθος τήγματος αυξάνεται σημαντικά. Μόνο όταν η πυκνότητα ισχύος λέιζερ στο τεμάχιο εργασίας υπερβαίνει την τιμή κατωφλίου (εξαρτάται από το υλικό), δημιουργείται πλάσμα, το οποίο σηματοδοτεί τη σταθεροποίηση της συγκόλλησης βαθιάς σύντηξης.
Εάν η ισχύς του λέιζερ είναι κάτω από αυτό το όριο, συμβαίνει μόνο επιφανειακή τήξη του τεμαχίου εργασίας, δηλαδή η συγκόλληση προχωρά σε σταθερό τύπο μεταφοράς θερμότητας. Και όταν η πυκνότητα ισχύος λέιζερ είναι κοντά στις κρίσιμες συνθήκες για το σχηματισμό μικρών οπών, η συγκόλληση με βαθιά σύντηξη και η συγκόλληση αγωγιμότητας εναλλάσσονται και γίνονται ασταθείς διαδικασίες συγκόλλησης, με αποτέλεσμα μεγάλες διακυμάνσεις στο βάθος τήγματος. Κατά τη συγκόλληση με λέιζερ βαθιάς σύντηξης, η ισχύς λέιζερ ελέγχει τόσο το βάθος διείσδυσης όσο και την ταχύτητα συγκόλλησης. Γενικά, για μια δέσμη λέιζερ ορισμένης διαμέτρου, το βάθος τήξης αυξάνεται καθώς αυξάνεται η ισχύς της δέσμης.
Ταχύτητα συγκόλλησης
Η ταχύτητα συγκόλλησης έχει μεγάλο αντίκτυπο στο βάθος του τήγματος, η αύξηση της ταχύτητας συγκόλλησης θα κάνει το βάθος του τήγματος ρηχό, αλλά η ταχύτητα είναι πολύ χαμηλή θα οδηγήσει σε υπερβολική τήξη του υλικού, η συγκόλληση του τεμαχίου εργασίας. Ως εκ τούτου, για μια ορισμένη ισχύ λέιζερ και ένα ορισμένο πάχος ενός συγκεκριμένου υλικού θα πρέπει να έχει ένα κατάλληλο εύρος ταχύτητας συγκόλλησης, και στο οποίο η αντίστοιχη τιμή ταχύτητας μπορεί να ληφθεί όταν το μέγιστο βάθος τήξης.
Προστατευτικό αέριο
Η διαδικασία συγκόλλησης με λέιζερ χρησιμοποιεί συχνά αδρανή αέρια για την προστασία της λιωμένης δεξαμενής, τα οποία μπορεί να αγνοηθούν όταν ορισμένα υλικά μπορούν να συγκολληθούν ανεξάρτητα από την οξείδωση της επιφάνειας, αλλά για τις περισσότερες εφαρμογές χρησιμοποιούνται συχνά ήλιο, αργό και άζωτο για την προστασία του τεμαχίου εργασίας από την οξείδωση κατά τη συγκόλληση επεξεργάζομαι, διαδικασία.
Το ήλιο δεν ιονίζεται εύκολα, επιτρέποντας στο λέιζερ να περάσει και στην ενέργεια της δέσμης να φτάσει ανεμπόδιστα στην επιφάνεια του τεμαχίου εργασίας. Αυτό είναι το πιο αποτελεσματικό προστατευτικό αέριο που χρησιμοποιείται στη συγκόλληση με λέιζερ, αλλά είναι πιο ακριβό. Το αργό είναι φθηνότερο και πιο πυκνό, επομένως προστατεύει καλύτερα. Ωστόσο, είναι ευαίσθητο σε ιονισμό μετάλλου πλάσματος υψηλής θερμοκρασίας και ως αποτέλεσμα προστατεύει μέρος της δέσμης από το να φτάσει στο κατεργαζόμενο τεμάχιο, μειώνοντας την αποτελεσματική ισχύ λέιζερ για τη συγκόλληση και επίσης μειώνοντας την ταχύτητα συγκόλλησης και το βάθος τήξης. Το άζωτο είναι ο φθηνότερος τύπος προστατευτικού αερίου, αλλά δεν είναι κατάλληλος για ορισμένους τύπους συγκόλλησης ανοξείδωτου χάλυβα. Αυτό οφείλεται κυρίως σε μεταλλουργικά προβλήματα, όπως η απορρόφηση, η οποία μερικές φορές δημιουργεί πορώδες στη ζώνη του γύρου.
Η δεύτερη λειτουργία της χρήσης προστατευτικού αερίου είναι η προστασία του φακού εστίασης μέσα στο πιστόλι συγκόλλησης με λέιζερ από μόλυνση μεταλλικών ατμών και πιτσίλισμα λιωμένων σταγονιδίων υγρού. Αυτό είναι ιδιαίτερα απαραίτητο στη συγκόλληση με λέιζερ υψηλής ισχύος, όπου η εκτίναξη γίνεται πολύ ισχυρή. Η τρίτη λειτουργία του προστατευτικού αερίου είναι να διασκορπίζει τη θωράκιση πλάσματος που παράγεται από τη συγκόλληση με λέιζερ υψηλής ισχύος.
