A lézerhegesztés folyamatos vagy impulzuslézerrel valósítható meg. A lézerhegesztés elve hővezető hegesztésre és lézeres mélyolvasztó hegesztésre osztható. A 104~105 W/cm2-nél kisebb teljesítménysűrűség hővezető hegesztést jelent, ekkor az olvadásmélység és a hegesztési sebesség alacsony; 105~107 W/cm2-nél nagyobb teljesítménysűrűség esetén a fém felülete hő hatására "kulcslyuk" alakúra homorú, ami mélyolvasztó hegesztést eredményez, gyors hegesztési sebességgel és nagy mélység-szélesség aránnyal.
Ma főként a lézeres mélyfúziós hegesztés minőségét befolyásoló főbb tényezőket fogjuk áttekinteni.
1. Lézerteljesítmény
Lézeres mélyfúziós hegesztésnél a lézerteljesítmény szabályozza mind a behatolási mélységet, mind a hegesztési sebességet. A hegesztési mélység közvetlenül összefügg a sugár teljesítménysűrűségével, és a beeső sugár teljesítményének, valamint a sugár fókuszpontjának függvénye. Általánosságban elmondható, hogy egy bizonyos átmérőjű lézersugár esetén a behatolási mélység a sugár teljesítményének növekedésével növekszik.
2. Fókuszpont
A lézerhegesztés egyik legfontosabb változója a nyalábfolt mérete, mivel ez határozza meg a teljesítménysűrűséget. A mérése azonban kihívást jelent a nagy teljesítményű lézerek esetében, bár számos közvetett mérési technika áll rendelkezésre.
A nyaláb fókuszának diffrakciós határfoltmérete a diffrakciós elmélet szerint kiszámítható, de a tényleges foltméret nagyobb a számított értéknél a gyenge fókusz visszaverődés miatt. A legegyszerűbb mérési módszer az izohőmérsékleti profil módszer, amely a fókuszfolt átmérőjét és a perforációt méri, miután a vastag papírt kiégették és áthatolták a polipropilén lemezen. Ez a módszer a mérési gyakorlaton keresztül elsajátítja a lézer teljesítményméretét és a nyaláb hatásidejét.
3. Védőgáz
A lézeres hegesztési eljárás során gyakran védőgázokat (hélium, argon, nitrogén) használnak az olvadékfürdő védelmére, megakadályozva a munkadarab oxidációját a hegesztési folyamat során. A védőgáz használatának második oka a fókuszáló lencse védelme a fémgőzök szennyeződésétől és a folyadékcseppek porladásától. Különösen nagy teljesítményű lézerhegesztésnél válik a kilökött anyag nagyon erőssé, ezért a lencse védelme szükséges. A védőgáz harmadik hatása, hogy nagyon hatékonyan oszlatja el a nagy teljesítményű lézerhegesztés által létrehozott plazmaárnyékolást. A fémgőz elnyeli a lézersugarat és plazmafelhővé ionizálódik. A fémgőz körüli védőgáz szintén ionizálódik a hő hatására. Ha túl sok a plazma, a lézersugarat valahogy elnyeli a plazma. Második energiaként a plazma a munkafelületen található, ami sekélyebbé teszi a hegesztési mélységet és szélesebbé a hegesztési fürdő felületét.
Hogyan válasszuk ki a megfelelő védőgázt?
4. Abszorpciós ráta
Az anyag lézersugárzás-abszorpciója az anyag néhány fontos tulajdonságától függ, mint például az abszorpciós sebesség, a fényvisszaverő képesség, a hővezető képesség, az olvadási hőmérséklet és a párolgási hőmérséklet. Az összes tényező közül a legfontosabb az abszorpciós sebesség.
Két tényező befolyásolja az anyag lézersugárral szembeni abszorpciós sebességét. Az első az anyag ellenállási együtthatója. Megállapították, hogy az anyag abszorpciós sebessége arányos az ellenállási együttható négyzetgyökével, és az ellenállási együttható a hőmérséklettel változik. Másodszor, az anyag felületi állapota (vagy kidolgozása) fontos hatással van a sugár abszorpciós sebességére, ami jelentős hatással van a hegesztési hatásra.
5. Hegesztési sebesség
A hegesztési sebesség nagy hatással van a behatolási mélységre. A sebesség növelése sekélyebbé teszi a behatolási mélységet, de a túl alacsony sebesség az anyagok túlzott megolvadásához és a munkadarab áthegedéséhez vezet. Ezért egy adott anyaghoz, bizonyos lézerteljesítményhez és vastagsághoz létezik megfelelő hegesztési sebességtartomány, és a maximális behatolási mélység a megfelelő sebességértéknél érhető el.
6. A fókuszlencse fókusztávolsága
A hegesztőpisztoly fejébe általában egy fókuszlencsét szerelnek, amelynek általában 63–254 mm-es (2,5–10 hüvelyk átmérőjű) fókusztávolsága van. A fókuszpont mérete arányos a fókusztávolsággal, minél rövidebb a fókusztávolság, annál kisebb a pont. A fókusztávolság hossza azonban befolyásolja a mélységélességet is, azaz a mélységélesség a fókusztávolsággal szinkronban növekszik, így a rövid fókusztávolság javíthatja a teljesítménysűrűséget, de mivel a mélységélesség kicsi, a lencse és a munkadarab közötti távolságot pontosan be kell tartani, és a behatolási mélység nem nagy. A hegesztés során a fröccsenő víz és a lézer üzemmód hatása miatt a tényleges hegesztés során használt legrövidebb fókuszmélység többnyire 126 mm (5 hüvelyk átmérő). Nagy varrat esetén, vagy a hegesztési pont méretének növelésével a hegesztési varrat méretét növelni kell, 254 mm-es (10 hüvelyk átmérőjű) fókusztávolságú lencse választható. Ebben az esetben nagyobb lézerteljesítményre (teljesítménysűrűségre) van szükség a mély behatolási lyukhatás eléréséhez.
További kérdések a kézi lézerhegesztőgép árával és konfigurációjával kapcsolatban
Közzététel ideje: 2022. szeptember 27.