Mitä on laserhitsaus? Laserhitsaus selitettynä! Kaikki mitä sinun tarvitsee tietää laserhitsauksesta, mukaan lukien keskeinen periaate ja tärkeimmät prosessiparametrit!
Monet asiakkaat eivät ymmärrä laserhitsauskoneen perustoimintaperiaatteita, saati sitten oikean laserhitsauskoneen valintaa, mutta Mimowork Laser on täällä auttaakseen sinua tekemään oikean päätöksen ja tarjoamaan lisätukea laserhitsauksen ymmärtämiseen.
Mikä on laserhitsaus?
Laserhitsaus on eräänlainen sulatushitsaus, jossa lasersädettä käytetään hitsauslämmönlähteenä. Hitsausperiaatteena on, että aktiivinen väliaine stimuloidaan erityisellä menetelmällä, joka muodostaa resonanssivärähtelyn ontelosta, ja sitten se muuttuu stimuloiduksi säteilysäteeksi. Kun säde ja työkappale koskettavat toisiaan, energia absorboituu työkappaleeseen. Kun lämpötila saavuttaa materiaalin sulamispisteen, sitä voidaan hitsata.
Hitsaussulan päämekanismin mukaan laserhitsauksessa on kaksi perushitsausmekanismia: lämmönjohtavuushitsaus ja syvätunkeutumishitsaus (avaimenreikähitsaus). Lämmönjohtavuushitsauksessa syntyvä lämpö diffundoituu työkappaleeseen lämmönsiirron kautta, jolloin hitsauspinta sulaa eikä höyrystymistä tapahdu. Tätä käytetään usein ohuiden, hitsausnopeuksisten komponenttien hitsauksessa. Syväfuusiohitsaus höyrystää materiaalin ja muodostaa suuren määrän plasmaa. Kohonneen lämmön vuoksi sulan sulan etuosaan muodostuu reikiä. Syvätunkeutumishitsaus on yleisimmin käytetty laserhitsaustapa, sillä se voi hitsata työkappaleen perusteellisesti ja syöttöenergia on valtava, mikä johtaa nopeaan hitsausnopeuteen.
Laserhitsauksen prosessiparametrit
Laserhitsauksen laatuun vaikuttaa useita prosessiparametreja, kuten tehotiheys, laserpulssin aallonmuoto, epätarkkuus, hitsausnopeus ja apukaasun valinta.
Lasertehotiheys
Tehotiheys on yksi lasertyöstön tärkeimmistä parametreista. Suuremmalla tehotiheydellä pintakerros voidaan lämmittää kiehumispisteeseen mikrosekunnissa, mikä johtaa suureen höyrystymiseen. Siksi suuri tehotiheys on edullinen materiaalinpoistoprosesseissa, kuten porauksessa, leikkauksessa ja kaiverruksessa. Alhaisella tehotiheydellä pinnan lämpötilan saavuttaminen kiehumispisteeseen kestää useita millisekunteja, ja ennen kuin pinta höyrystyy, pohja saavuttaa sulamispisteen, mikä helpottaa hyvän sulatushitsauksen muodostamista. Siksi lämmönjohtavassa laserhitsauksessa tehotiheysalue on 104–106 W/cm2.
Laserpulssin aaltomuoto
Laserpulssin aaltomuoto ei ole ainoastaan tärkeä parametri materiaalin poiston ja sulamisen erottamiseksi, vaan se on myös keskeinen parametri käsittelylaitteiden määrän ja kustannusten määrittämisessä. Kun voimakas lasersäde kohdistetaan materiaalin pintaan, materiaalin pinta heijastaa 60–90 % lasersäteen energiasta, mikä katsotaan häviöksi. Tämä koskee erityisesti kultaa, hopeaa, kuparia, alumiinia, titaania ja muita materiaaleja, joilla on voimakas heijastus ja nopea lämmönsiirto. Metallin heijastavuus vaihtelee ajan kuluessa laserpulssin aikana. Kun materiaalin pintalämpötila nousee sulamispisteeseen, heijastavuus laskee nopeasti, ja kun pinta on sulamistilassa, heijastavuus vakiintuu tiettyyn arvoon.
Laserpulssin leveys
Pulssinleveys on tärkeä parametri pulssilaserhitsauksessa. Pulssinleveys määräytyi tunkeutumissyvyyden ja lämpövaikutusalueen mukaan. Mitä pidempi pulssinleveys oli, sitä suurempi oli lämpövaikutusalue, ja tunkeutumissyvyys kasvoi pulssinleveyden puolella teholla. Pulssinleveyden kasvu kuitenkin pienentää huipputehoa, joten pulssinleveyden kasvua käytetään yleensä lämmönjohtavuushitsauksessa, mikä johtaa leveään ja matalaan hitsauskokoon, mikä sopii erityisesti ohuiden ja paksujen levyjen limihitsaukseen. Alhaisempi huipputeho johtaa kuitenkin liialliseen lämmöntuontiin, ja jokaisella materiaalilla on optimaalinen pulssinleveys, joka maksimoi tunkeutumissyvyyden.
Epätarkkuuden määrä
Laserhitsaus vaatii yleensä tietyn määrän epätarkennusta, koska laserin polttopisteen tehotiheys on liian korkea, mikä helpottaa hitsausmateriaalin höyrystymistä reikiin. Tehotiheyden jakauma on suhteellisen tasainen jokaisessa laserin polttopisteestä poispäin olevassa tasossa.
Tarkennuksenestotiloja on kaksi:
Positiivinen ja negatiivinen epätarkkuus. Jos polttotaso sijaitsee työkappaleen yläpuolella, kyseessä on positiivinen epätarkkuus; muussa tapauksessa kyseessä on negatiivinen epätarkkuus. Geometrisen optiikan teorian mukaan, kun positiivisen ja negatiivisen epätarkkuustasojen etäisyys hitsaustasosta on yhtä suuri, tehotiheys vastaavalla tasolla on suunnilleen sama, mutta todellisuudessa saadun sulan altaan muoto on erilainen. Negatiivisessa epätarkkuudessa voidaan saavuttaa suurempi tunkeuma, mikä liittyy sulan altaan muodostumisprosessiin.
Hitsausnopeus
Hitsausnopeus määrää hitsauspinnan laadun, tunkeutumissyvyyden, lämpövaikutusalueen ja niin edelleen. Hitsausnopeus vaikuttaa lämmöntuontiin aikayksikköä kohti. Jos hitsausnopeus on liian hidas, lämmöntuonti on liian suuri, mikä johtaa työkappaleen läpihitsautumiseen. Jos hitsausnopeus on liian suuri, lämmöntuonti on liian pieni, mikä johtaa työkappaleen hitsautumiseen osittain tai keskeneräisesti. Hitsausnopeuden pienentämistä käytetään yleensä tunkeuman parantamiseen.
Apukaasu puhallukselle
Lisäpuhallussuojakaasu on olennainen menetelmä suurteholaserhitsauksessa. Se estää metallimateriaalien roiskumisen ja tarkennuspeilin likaantumisen. Toisaalta se estää hitsausprosessissa syntyvän plasman liiallisen tarkentumisen ja laserin pääsyn materiaalin pintaan. Laserhitsauksessa käytetään usein heliumia, argonia, typpeä ja muita kaasuja suojaamaan sulaa allasta ja estämään työkappaleen hapettumista hitsaustekniikassa. Suojakaasun tyyppi, ilmavirran koko ja puhalluskulma vaikuttavat merkittävästi hitsaustuloksiin, ja erilaisilla puhallusmenetelmillä on myös tietty vaikutus hitsauslaatuun.
Suosittelemamme kädessä pidettävä laserhitsauslaite:
Laserhitsauskone - työympäristö
◾ Työympäristön lämpötila-alue: 15–35 ℃
◾ Työympäristön kosteusalue: < 70 % Ei tiivistymistä
◾ Jäähdytys: vesijäähdytin on välttämätön laserin lämpöä haihduttavien komponenttien lämmönpoistotoiminnon vuoksi, mikä varmistaa laserhitsauslaitteen moitteettoman toiminnan.
(Yksityiskohtaiset käyttöohjeet ja opas vedenjäähdyttimestä, voit tarkistaa:CO2-laserjärjestelmän pakkassuojaustoimenpiteet)
Haluatko tietää lisää laserhitsauslaitteista?
Julkaisun aika: 22.12.2022