Laserové zváracie stroje

Hustota výkonu lasera:Hustota výkonu lasera sa vzťahuje na výkon lasera na jednotku plochy.
Hustota výkonu (W/c㎡)=4*Energia laserového impulzu (J)/priemer bodu (cm)²*Šírka impulzu(y) Priemer bodu (mm)=[ohnisková vzdialenosť (mm) /Ohnisková vzdialenosť laserovej hlavy (mm)]* Priemer jadra optického vlákna (mm) 1cm=10mm=10000um

Výkon lasera:Laserové zváranie pri existencii prahovej hodnoty hustoty laserovej energie 104-106W/cm², pod touto hodnotou môže pohltenie laserovej energie kovom spôsobiť iba zvýšenie teploty povrchu materiálu, ale po dosiahnutí hodnoty zostane tuhá fáza nezmenená. dosiahnuté alebo prekročené, hĺbka fúzie sa podstatne zvýši. Až keď hustota výkonu lasera na obrobku prekročí prahovú hodnotu (závislú od materiálu), vytvorí sa plazma, ktorá znamená stabilizáciu hĺbky tavného zvárania. Ak výkon lasera dosiahne prahovú hodnotu, na obrobku dôjde iba k povrchovému roztaveniu, tj zváranie prebieha v ustálenom type vedenia tepla. Keď je hustota výkonu lasera v blízkosti 106 W/cm², čo je kritická podmienka pre tvorbu malých otvorov, dochádza striedavo k hlbokému taveniu a zváraniu tepelným vedením a zvárací proces sa stáva nestabilným, čo vedie k veľkým výkyvom v hĺbka prieniku. Pri laserovom hĺbkovom zváraní riadi výkon lasera hĺbku prieniku aj rýchlosť zvárania. Hĺbka zvaru priamo súvisí s hustotou výkonu lúča a je funkciou výkonu dopadajúceho lúča a ohniska lúča. Vo všeobecnosti platí, že pre daný priemer laserového lúča sa hĺbka prieniku zvyšuje so zvyšujúcim sa výkonom lúča.

Šírka vlny laserového pulzu:Všeobecne povedané, keď laser začne pôsobiť na povrch spracovávaného materiálu, odrazivosť je vysoká a keď povrchová teplota materiálu stúpne až k bodu topenia, odrazivosť rýchlo klesá. Keď je povrchová teplota materiálu v stave tavenia, odrazivosť sa stabilizuje na určitej hodnote. Takže pri zváraní materiálov s vysokou odrazivosťou, ak sa udrží štvorcová vlna (potrebná energia je oveľa vyššia ako nehrdzavejúca oceľ), začiatok štádia odrazivosti medi je vysoký, väčšina svetla sa odráža, druhý stupeň medi teplota sa zvyšuje odrazivosť klesá, meď začala absorbovať energiu, ak je táto doba stále veľmi vysoká, teplota medi sa môže zahriať až k bodu varu, čo má za následok vznik nestability zvaru, preto je potrebné použiť tzv. pre Spike s pomalým poklesom tvaru vlny.

Množstvo rozostrenia:Rozostrenie je vzdialenosť od povrchu zvarenca k najmenšiemu bodu zaostreného laserového lúča počas zvárania. Existujú dva typy rozostrenia: pozitívne rozostrenie a negatívne rozostrenie. Ako je znázornené na obrázku, ohnisková rovina umiestnená nad obrobkom je pozitívne rozostrenie a naopak negatívne rozostrenie. Zmena miery rozostrenia môže zmeniť veľkosť laserového vykurovacieho bodu a dopad lúča. Jedna miera rozostrenia je príliš veľká na to, aby sa zväčšil priemer bodu, znížte hustotu výkonu nad bodom, čím sa zníži hĺbka fúzie. Veľkosť rozostrenia ovplyvňuje nielen veľkosť priemeru bodu na povrchu obrobku, ale ovplyvňuje aj smer dopadu lúča, režim zvárania atď., a tým má väčší vplyv na tvar zvaru, roztavený kúpeľ a kríž - prierezová plocha.

Rýchlosť zvárania:Rýchlosť zvárania ovplyvňuje tepelný príkon za jednotku času. Ak je rýchlosť zvárania príliš nízka, príkon tepla bude príliš veľký, čo vedie k prepáleniu obrobku; ak je rýchlosť zvárania príliš vysoká, vstup tepla bude príliš malý, čo vedie k zvareniu obrobku. Pri určitom výkone lasera zvýšte rýchlosť zvárania, príkon tepla sa zníži, hĺbka zvaru sa zníži. Vhodné zníženie rýchlosti zvárania môže zvýšiť hĺbku tavenia, ale ak je rýchlosť zvárania príliš nízka, hĺbka tavenia sa nezvýši, ale skôr zvýši šírku taveniny.

Ochranný plyn:Proces laserového zvárania často používa inertné plyny na ochranu roztaveného bazéna, keď pri zváraní niektorých materiálov nezáleží na oxidácii povrchu nemožno brať do úvahy ochranu, ale pre väčšinu aplikácií sa často používa hélium, argón, dusík a iné plyny na ochranu, aby obrobok v procese zvárania pred oxidáciou. Druhou úlohou použitia ochranných plynov je ochrana zaostrovacej šošovky pred kontamináciou kovovými parami a rozprašovaním kvapiek kvapaliny. Najmä pri vysokovýkonnom laserovom zváraní, pretože jeho vysunutie sa stáva veľmi silným, je v tomto čase ochrana šošovky veľmi potrebná. Treťou úlohou ochranného plynu je rozptýliť plazmové tienenie generované vysokovýkonným laserovým zváraním je veľmi účinné. Kovová para absorbuje laserový lúč a ionizuje do plazmového oblaku a ochranný plyn okolo kovovej pary sa tiež ionizuje vplyvom tepla. Ak je prítomné príliš veľa plazmy, laserový lúč je do určitej miery spotrebovaný plazmou. Plazma je prítomná na pracovnom povrchu ako druhý zdroj energie, vďaka čomu je hĺbka fúzie plytšia a povrch zvarového kúpeľa je širší. Vplyv plazmového oblaku na hĺbku taveniny je najvýraznejší v zóne nízkej rýchlosti zvárania. Jeho účinok sa znižuje, keď sa zvyšuje rýchlosť zvárania.

Zváracie materiály:Absorpcia laserového lúča materiálom závisí od niektorých dôležitých vlastností materiálu, ako je rýchlosť absorpcie, odrazivosť, tepelná vodivosť, teplota topenia, teplota vyparovania atď., z ktorých najdôležitejšia je rýchlosť absorpcie. Faktory ovplyvňujúce absorpciu laserového lúča materiálom zahŕňajú dva aspekty: po prvé, koeficient elektrického odporu materiálu, po meraní rýchlosti absorpcie lešteného povrchu materiálu sa zistilo, že miera absorpcie materiálu je úmerná druhej odmocnine koeficient elektrického odporu, ktorý sa mení s teplotou; po druhé, stav povrchu materiálu (alebo stupeň dokončenia) má dôležitejší vplyv na rýchlosť absorpcie lúča, čo bude mať významný vplyv na účinok zvárania.