Лазерная зварка можа быць рэалізавана з дапамогай лазернага генератара бесперапыннага або імпульснага выпраменьвання. Прынцып лазернай зваркі можна падзяліць на цеплаправодную зварку і лазерную зварку глыбокім плаўленнем. Шчыльнасць магутнасці менш за 104~105 Вт/см2 — гэта цеплаправодная зварка, пры гэтым глыбіня плаўлення і хуткасць зваркі павольныя; калі шчыльнасць магутнасці большая за 105~107 Вт/см2, паверхня металу пад уздзеяннем цяпла ўвагнутая ў «замочныя свідравіны», утвараючы глыбокую зварку плаўленнем, якая характарызуецца высокай хуткасцю зваркі і вялікім суадносінамі глыбіні да шырыні.
Сёння мы ў асноўным разгледзім асноўныя фактары, якія ўплываюць на якасць лазернай зваркі глыбокім плаўленнем.
1. Магутнасць лазера
Пры лазернай зварцы глыбокім плаўленнем магутнасць лазера кантралюе як глыбіню пранікнення, так і хуткасць зваркі. Глыбіня шва непасрэдна звязана са шчыльнасцю магутнасці прамяня і з'яўляецца функцыяй магутнасці падаючага прамяня і фокуснай кропкі прамяня. У цэлым, для лазернага прамяня пэўнага дыяметра глыбіня пранікнення павялічваецца са павелічэннем магутнасці прамяня.
2. Фокусная пляма
Памер плямы прамяня — адна з найважнейшых зменных у лазернай зварцы, бо яна вызначае шчыльнасць магутнасці. Але вымярэнне яе з'яўляецца праблемай для магутных лазераў, хоць існуе мноства метадаў ускоснага вымярэння.
Памер дыфракцыйнай плямы ў фокусе прамяня можна разлічыць згодна з тэорыяй дыфракцыі, але рэальны памер плямы большы за разліковы з-за дрэннага адлюстравання ў факале. Найпрасцейшым метадам вымярэння з'яўляецца метад ізатэмпературнага профілю, які вымярае дыяметр факальнай плямы і перфарацыю пасля таго, як тоўстая папера прагарыць і пранікне праз поліпрапіленавую пласціну. Гэты метад, дзякуючы практыцы вымярэнняў, дазваляе вызначыць памер магутнасці лазера і час дзеяння прамяня.
3. Ахоўны газ
У працэсе лазернай зваркі часта выкарыстоўваюцца ахоўныя газы (гелій, аргон, азот) для абароны расплаўленай ванны, што прадухіляе акісленне дэталі ў працэсе зваркі. Другая прычына выкарыстання ахоўнага газу - абарона факусуючай лінзы ад забруджвання парамі металу і распылення кроплямі вадкасці. Асабліва пры магутнай лазернай зварцы выкід становіцца вельмі магутным, таму неабходна абараняць лінзу. Трэці эфект ахоўнага газу заключаецца ў тым, што ён вельмі эфектыўна рассейвае плазменную абарону, якая ствараецца пры магутнай лазернай зварцы. Пары металу паглынаюць лазерны прамень і іянізуюцца ў плазменнае воблака. Ахоўны газ вакол пароў металу таксама іянізуецца з-за цяпла. Калі плазмы занадта шмат, лазерны прамень неяк спажываецца плазмай. У якасці другой энергіі на працоўнай паверхні прысутнічае плазма, што робіць глыбіню зваркі меншай, а паверхню зварачнай ванны шырэйшай.
Як выбраць правільны ахоўны газ?
4. Хуткасць паглынання
Паглынанне лазернага выпраменьвання матэрыялам залежыць ад некаторых важных уласцівасцей матэрыялу, такіх як хуткасць паглынання, адбівальная здольнасць, цеплаправоднасць, тэмпература плаўлення і тэмпература выпарэння. Сярод усіх фактараў найбольш важным з'яўляецца хуткасць паглынання.
На хуткасць паглынання лазернага прамяня матэрыялам уплываюць два фактары. Першы — гэта каэфіцыент супраціву матэрыялу. Устаноўлена, што хуткасць паглынання матэрыялам прапарцыйная квадратнаму кораню з каэфіцыента супраціву, а каэфіцыент супраціву змяняецца ў залежнасці ад тэмпературы. Па-другое, стан паверхні (або аздабленне) матэрыялу аказвае важны ўплыў на хуткасць паглынання прамяня, што істотна ўплывае на эфект зваркі.
5. Хуткасць зваркі
Хуткасць зваркі мае вялікі ўплыў на глыбіню праварвання. Павелічэнне хуткасці зробіць глыбіню праварвання меншай, але занадта нізкая хуткасць прывядзе да празмернага плаўлення матэрыялаў і праварвання дэталі. Такім чынам, існуе адпаведны дыяпазон хуткасці зваркі для канкрэтнага матэрыялу з пэўнай магутнасцю лазера і пэўнай таўшчынёй, і максімальная глыбіня праварвання можа быць атрымана пры адпаведным значэнні хуткасці.
6. Фокусная адлегласць факусуючай лінзы
Звычайна ў галоўку зварачнага гарэлкі ўсталёўваецца факусуючая лінза, звычайна выбіраецца з фокуснай адлегласцю 63~254 мм (дыяметр 2,5"~10"). Памер плямы факусоўкі прапарцыйны фокуснай адлегласці, чым меншая фокусная адлегласць, тым меншая пляма. Аднак даўжыня фокуснай адлегласці таксама ўплывае на глыбіню факусоўкі, гэта значыць глыбіня факусоўкі павялічваецца сінхронна з фокуснай адлегласцю, таму кароткая фокусная адлегласць можа палепшыць шчыльнасць магутнасці, але паколькі глыбіня факусоўкі невялікая, адлегласць паміж лінзай і апрацоўванай дэталлю павінна быць дакладна падтрымана, а глыбіня пранікнення невялікая. З-за ўплыву пырскаў і лазернага рэжыму падчас зваркі, кароткая фокусная глыбіня, якая выкарыстоўваецца пры рэальнай зварцы, складае ў асноўным 126 мм (дыяметр 5"). Лінзу з фокуснай адлегласцю 254 мм (дыяметр 10") можна выбраць, калі шво вялікі або трэба павялічыць памер зваркі, павялічваючы памер плямы. У гэтым выпадку для дасягнення эфекту глыбокага пранікнення патрабуецца больш высокая выходная магутнасць лазера (шчыльнасць магутнасці).
Больш пытанняў аб цане і канфігурацыі ручнога лазернага зварачнага апарата
Час публікацыі: 27 верасня 2022 г.