جوشکاری لیزر را می‌توان با ژنراتور لیزر پیوسته یا پالسی انجام داد. اصول جوشکاری لیزر را می‌توان به جوشکاری هدایت حرارتی و جوشکاری همجوشی عمیق لیزری تقسیم کرد. چگالی توان کمتر از 104 تا 105 وات بر سانتی‌متر مربع، جوشکاری هدایت حرارتی است که در این زمان، عمق ذوب زیاد و سرعت جوشکاری کم است. هنگامی که چگالی توان بیشتر از 105 تا 107 وات بر سانتی‌متر مربع باشد، سطح فلز تحت تأثیر گرما به صورت "سوراخ‌های کلید" مقعر می‌شود و جوشکاری همجوشی عمیق را تشکیل می‌دهد که دارای ویژگی‌های سرعت جوشکاری سریع و نسبت عمق به عرض زیاد است.
امروز، ما عمدتاً به بررسی عوامل اصلی مؤثر بر کیفیت جوشکاری همجوشی عمیق لیزری خواهیم پرداخت.
۱. توان لیزر
در جوشکاری همجوشی عمیق لیزری، توان لیزر هم عمق نفوذ و هم سرعت جوشکاری را کنترل می‌کند. عمق جوش مستقیماً با چگالی توان پرتو مرتبط است و تابعی از توان پرتو فرودی و نقطه کانونی پرتو است. به طور کلی، برای یک پرتو لیزر با قطر مشخص، عمق نفوذ با افزایش توان پرتو افزایش می‌یابد.
۲. نقطه کانونی
اندازه نقطه پرتو یکی از مهمترین متغیرها در جوشکاری لیزر است زیرا چگالی توان را تعیین می‌کند. اما اندازه‌گیری آن برای لیزرهای پرقدرت یک چالش است، اگرچه تکنیک‌های اندازه‌گیری غیرمستقیم زیادی در دسترس است.
اندازه نقطه حد پراش کانون پرتو را می‌توان طبق نظریه پراش محاسبه کرد، اما اندازه نقطه واقعی به دلیل وجود بازتاب کانونی ضعیف، بزرگتر از مقدار محاسبه شده است. ساده‌ترین روش اندازه‌گیری، روش پروفیل ایزو-دما است که قطر نقطه کانونی و سوراخ شدن را پس از سوختن و نفوذ کاغذ ضخیم از طریق صفحه پلی‌پروپیلن اندازه‌گیری می‌کند. این روش از طریق عمل اندازه‌گیری، اندازه توان لیزر و زمان عمل پرتو را کنترل می‌کند.
۳. گاز محافظ
فرآیند جوشکاری لیزری اغلب از گازهای محافظ (هلیوم، آرگون، نیتروژن) برای محافظت از حوضچه مذاب استفاده می‌کند و از اکسیداسیون قطعه کار در فرآیند جوشکاری جلوگیری می‌کند. دلیل دوم استفاده از گاز محافظ، محافظت از لنز فوکوس کننده در برابر آلودگی توسط بخارات فلزی و پاشش توسط قطرات مایع است. به خصوص در جوشکاری لیزری با توان بالا، مواد پرتاب شده بسیار قدرتمند می‌شوند، بنابراین محافظت از لنز ضروری است. سومین اثر گاز محافظ این است که در پراکندگی محافظ پلاسمای تولید شده توسط جوشکاری لیزری با توان بالا بسیار مؤثر است. بخار فلز پرتو لیزر را جذب کرده و به صورت ابر پلاسما یونیزه می‌شود. گاز محافظ اطراف بخار فلز نیز به دلیل گرما یونیزه می‌شود. اگر پلاسمای زیادی وجود داشته باشد، پرتو لیزر به نوعی توسط پلاسما مصرف می‌شود. به عنوان انرژی دوم، پلاسما روی سطح کار وجود دارد که باعث می‌شود عمق جوش کمتر و سطح حوضچه جوش وسیع‌تر شود.
چگونه گاز محافظ مناسب را انتخاب کنیم؟
۴. میزان جذب
جذب لیزر توسط ماده به برخی از خواص مهم ماده مانند نرخ جذب، بازتاب، رسانایی حرارتی، دمای ذوب و دمای تبخیر بستگی دارد. در بین همه عوامل، نرخ جذب مهمترین عامل است.
دو عامل بر میزان جذب پرتو لیزر توسط ماده تأثیر می‌گذارند. عامل اول ضریب مقاومت ماده است. مشخص شده است که میزان جذب ماده متناسب با جذر ضریب مقاومت است و ضریب مقاومت با دما تغییر می‌کند. عامل دوم، حالت سطح (یا پرداخت) ماده تأثیر مهمی بر میزان جذب پرتو دارد که تأثیر قابل توجهی بر اثر جوشکاری دارد.
۵. سرعت جوشکاری
سرعت جوشکاری تأثیر زیادی بر عمق نفوذ دارد. افزایش سرعت، عمق نفوذ را کمتر می‌کند، اما سرعت خیلی کم منجر به ذوب بیش از حد مواد و جوش خوردن قطعه کار می‌شود. بنابراین، برای یک ماده خاص با توان لیزر مشخص و ضخامت مشخص، محدوده سرعت جوشکاری مناسبی وجود دارد و حداکثر عمق نفوذ را می‌توان در مقدار سرعت مربوطه به دست آورد.
۶. فاصله کانونی لنز فوکوس
معمولاً یک لنز فوکوس در سر تفنگ جوشکاری نصب می‌شود، به طور کلی، فاصله کانونی ۶۳ تا ۲۵۴ میلی‌متر (با قطر ۲.۵ اینچ تا ۱۰ اینچ) انتخاب می‌شود. اندازه نقطه فوکوس متناسب با فاصله کانونی است، هرچه فاصله کانونی کوتاه‌تر باشد، نقطه کوچکتر است. با این حال، طول فاصله کانونی نیز بر عمق فوکوس تأثیر می‌گذارد، یعنی عمق فوکوس همزمان با فاصله کانونی افزایش می‌یابد، بنابراین فاصله کانونی کوتاه می‌تواند چگالی توان را بهبود بخشد، اما از آنجا که عمق فوکوس کوچک است، فاصله بین لنز و قطعه کار باید به طور دقیق حفظ شود و عمق نفوذ زیاد نیست. به دلیل تأثیر پاشش‌ها و حالت لیزر در حین جوشکاری، کوتاه‌ترین عمق کانونی مورد استفاده در جوشکاری واقعی عمدتاً ۱۲۶ میلی‌متر (با قطر ۵ اینچ) است. یک لنز با فاصله کانونی ۲۵۴ میلی‌متر (با قطر ۱۰ اینچ) می‌تواند زمانی انتخاب شود که درز بزرگ باشد یا جوش نیاز به افزایش اندازه نقطه داشته باشد. در این حالت، برای دستیابی به اثر سوراخ نفوذ عمیق، به توان خروجی لیزر (چگالی توان) بالاتری نیاز است.
سوالات بیشتر در مورد قیمت و پیکربندی دستگاه جوش لیزری دستی
زمان ارسال: ۲۷ سپتامبر ۲۰۲۲