S popularitou ručného laserového zváracieho stroja v priemysle sa ľudia chcú dozvedieť viac o laserovom zváraní. Tento článok popisuje dva rôzne režimy laserového zvárania a faktory, ktoré majú vplyv na účinnosť laserového zvárania.
Laserové zváranie môže byť dosiahnuté buď kontinuálnym alebo pulzným laserovým lúčom a môže byť klasifikované ako zváranie s prenosom tepla alebo laserové hlboké tavné zváranie v závislosti od princípu laserového zvárania. Nasleduje popis týchto dvoch režimov laserového zvárania.
Zváranie tepelným vedením
Zváranie tepelným vedením zahŕňa difúziu tepla do obrobku prenosom tepla. Obrobok sa roztaví a vytvorí sa špecifický kúpeľ taveniny riadením parametrov lasera, ako je šírka, energia, špičkový výkon a frekvencia opakovania laserového impulzu. Tento režim laserového zvárania vytvára jav tavenia iba na povrchu zvaru, vnútro obrobku nie je úplne pretavené a v podstate nedochádza k žiadnemu odparovaniu. Malá hĺbka taveniny a pomalá rýchlosť zvárania po zváraní sa väčšinou používajú na zváranie tenkostenných kovových materiálov pri nízkej rýchlosti.
Laserové hĺbkové tavné zváranie
Laserové hĺbkové tavné zváranie nielenže úplne prenikne materiálom, ale materiál aj odparí, čím sa vytvorí veľké množstvo plazmy. V dôsledku vysokého tepla sa v prednej časti bazéna s taveninou objaví kľúčová dierka. Hĺbkové tavné zváranie je najrozšírenejším spôsobom laserového zvárania kvôli vysokej vstupnej energii, vysokej rýchlosti zvárania a veľkému pomeru hĺbky k šírke. Zahŕňajú hlavne laserové zváracie stroje na zváranie ozubených kolies a zváranie metalurgických plechov
Rôzne parametre procesu majú rôzny vplyv na účinok laserového zvárania. Sú tu popísané tri faktory, ktoré majú vplyv na efekt laserového zvárania.
Výkon lasera
Pri laserovom zváraní existuje prah hustoty energie lasera, pod ktorým je hĺbka taveniny plytká, a keď sa táto hodnota dosiahne alebo prekročí, hĺbka taveniny sa podstatne zvýši. Až keď hustota výkonu lasera na obrobku prekročí prahovú hodnotu (závislú od materiálu), vytvorí sa plazma, ktorá znamená stabilizáciu hlbokého tavného zvárania.
Ak je výkon lasera pod touto hranicou, dochádza len k povrchovému taveniu obrobku, tj zváranie prebieha stabilným typom prenosu tepla. A keď je hustota výkonu lasera blízko kritickým podmienkam pre tvorbu malých otvorov, hĺbkové tavné zváranie a kondukčné zváranie sa striedajú a stávajú sa nestabilnými zváracími procesmi, čo vedie k veľkým výkyvom v hĺbke taveniny. Pri laserovom hlbokotavnom zváraní výkon lasera riadi hĺbku prieniku aj rýchlosť zvárania. Vo všeobecnosti platí, že pre určitý priemer laserového lúča sa hĺbka taveniny zvyšuje so zvyšujúcim sa výkonom lúča.
Rýchlosť zvárania
Rýchlosť zvárania má veľký vplyv na hĺbku taveniny, zvýšenie rýchlosti zvárania spôsobí, že hĺbka taveniny bude plytká, ale príliš nízka rýchlosť povedie k nadmernému roztaveniu materiálu, obrobok sa prevarí. Preto pre určitý výkon lasera a určitú hrúbku konkrétneho materiálu by mal mať vhodný rozsah rýchlosti zvárania a v ktorom je možné získať zodpovedajúcu hodnotu rýchlosti pri maximálnej hĺbke taveniny.
Ochranný plyn
Proces laserového zvárania často používa inertné plyny na ochranu roztaveného kúpeľa, čo sa môže ignorovať, keď je možné zvárať určité materiály bez ohľadu na povrchovú oxidáciu, ale pre väčšinu aplikácií sa často používa hélium, argón a dusík na ochranu obrobku pred oxidáciou počas zvárania. proces.
Hélium nie je ľahko ionizované, čo umožňuje prechod laseru a energiu lúča, aby sa dostala na povrch obrobku bez prekážok. Ide o najúčinnejší ochranný plyn používaný pri laserovom zváraní, je však drahší. Argón je lacnejší a hustejší, takže lepšie chráni. Je však náchylný na vysokoteplotnú ionizáciu kovovou plazmou a v dôsledku toho chráni časť lúča pred dosiahnutím obrobku, čím sa znižuje efektívny výkon lasera na zváranie a tiež sa zhoršuje rýchlosť zvárania a hĺbka taveniny. Dusík je najlacnejší typ ochranného plynu, ale nie je vhodný na určité druhy zvárania nehrdzavejúcej ocele. Je to spôsobené hlavne metalurgickými problémami, ako je absorpcia, ktorá niekedy vytvára pórovitosť v zóne presahu.
Druhou funkciou použitia ochranného plynu je ochrana zaostrovacej šošovky vo vnútri laserovej zváracej pištole pred kontamináciou kovovými parami a rozstrekovaním kvapiek roztavenej kvapaliny. Toto je obzvlášť potrebné pri vysokovýkonnom laserovom zváraní, kde sa vyhadzovanie stáva veľmi silným. Treťou funkciou ochranného plynu je rozptýlenie plazmového tienenia vytvoreného vysokovýkonným laserovým zváraním.
