Lāzermetināšanu var realizēt ar nepārtrauktas darbības vai impulsa lāzera ģeneratoru. Lāzermetināšanas principu var iedalīt siltumvadītspējas metināšanā un lāzera dziļās kausēšanas metināšanā. Jaudas blīvums, kas mazāks par 104–105 W/cm2, ir siltumvadītspējas metināšana, šajā laikā kušanas dziļums un metināšanas ātrums ir mazs; ja jaudas blīvums ir lielāks par 105–107 W/cm2, metāla virsma siltuma ietekmē ir ieliekta "atslēgas cauruma" formā, veidojot dziļo kausēšanas metināšanu, kurai piemīt ātrs metināšanas ātrums un liela dziļuma un platuma attiecība.
Šodien mēs galvenokārt aplūkosim galvenos faktorus, kas ietekmē lāzera dziļās kausēšanas metināšanas kvalitāti.
1. Lāzera jauda
Dziļās lāzera kausēšanas metināšanā lāzera jauda kontrolē gan iespiešanās dziļumu, gan metināšanas ātrumu. Metinājuma dziļums ir tieši saistīts ar stara jaudas blīvumu un ir atkarīgs no krītošā stara jaudas un stara fokusa punkta. Vispārīgi runājot, noteikta diametra lāzera staram iespiešanās dziļums palielinās, palielinoties stara jaudai.
2. Fokusa punkts
Stara punkta izmērs ir viens no svarīgākajiem mainīgajiem lielumiem lāzermetināšanā, jo tas nosaka jaudas blīvumu. Taču tā mērīšana ir izaicinājums lieljaudas lāzeriem, lai gan ir pieejamas daudzas netiešās mērīšanas metodes.
Stara fokusa difrakcijas robežpunkta izmēru var aprēķināt saskaņā ar difrakcijas teoriju, taču faktiskais punkta izmērs ir lielāks par aprēķināto vērtību sliktas fokālās atstarošanas dēļ. Vienkāršākā mērīšanas metode ir izotemperatūras profila metode, kurā mēra fokusa punkta diametru un perforāciju pēc tam, kad biezs papīrs ir apdedzināts un caurdurts polipropilēna plāksni. Šī metode, izmantojot mērīšanas praksi, ļauj apgūt lāzera jaudas izmēru un stara darbības laiku.
3. Aizsarggāze
Lāzera metināšanas procesā bieži tiek izmantotas aizsarggāzes (hēlijs, argons, slāpeklis), lai aizsargātu izkausēto vannu, novēršot sagataves oksidēšanos metināšanas procesā. Otrais aizsarggāzes izmantošanas iemesls ir fokusējošās lēcas aizsardzība no piesārņojuma ar metāla tvaikiem un izsmidzināšanas ar šķidruma pilieniem. Īpaši lieljaudas lāzera metināšanā izmesti materiāli kļūst ļoti spēcīgi, tāpēc ir nepieciešams aizsargāt lēcu. Trešais aizsarggāzes efekts ir tāds, ka tā ir ļoti efektīva plazmas aizsarga izkliedēšanā, ko rada lieljaudas lāzera metināšana. Metāla tvaiki absorbē lāzera staru un jonizējas plazmas mākonī. Aizsarggāze ap metāla tvaikiem arī jonizējas karstuma ietekmē. Ja plazmas ir pārāk daudz, lāzera staru kaut kādā veidā patērē plazma. Kā otrā enerģija plazma atrodas uz darba virsmas, kas samazina metināšanas dziļumu un paplašina metināšanas vannu.
Kā izvēlēties atbilstošu aizsarggāzi?
4. Absorbcijas ātrums
Materiāla lāzera absorbcija ir atkarīga no dažām svarīgām materiāla īpašībām, piemēram, absorbcijas ātruma, atstarošanas spējas, siltumvadītspējas, kušanas temperatūras un iztvaikošanas temperatūras. No visiem faktoriem vissvarīgākais ir absorbcijas ātrums.
Materiāla absorbcijas ātrumu lāzera starā ietekmē divi faktori. Pirmais ir materiāla pretestības koeficients. Ir konstatēts, ka materiāla absorbcijas ātrums ir proporcionāls pretestības koeficienta kvadrātsaknei, un pretestības koeficients mainās atkarībā no temperatūras. Otrkārt, materiāla virsmas stāvoklim (vai apdarei) ir būtiska ietekme uz stara absorbcijas ātrumu, kas būtiski ietekmē metināšanas efektu.
5. Metināšanas ātrums
Metināšanas ātrumam ir liela ietekme uz iespiešanās dziļumu. Palielinot ātrumu, iespiešanās dziļums samazināsies, bet pārāk mazs ātrums novedīs pie pārmērīgas materiālu kušanas un sagataves caurmetināšanas. Tāpēc konkrētam materiālam ar noteiktu lāzera jaudu un noteiktu biezumu ir atbilstošs metināšanas ātruma diapazons, un maksimālo iespiešanās dziļumu var iegūt pie atbilstošās ātruma vērtības.
6. Fokusa objektīva fokusa attālums
Metināšanas pistoles galvā parasti tiek uzstādīta fokusēšanas lēca, parasti tiek izvēlēts fokusa attālums 63–254 mm (diametrs 2,5–10 collas). Fokusēšanas punkta izmērs ir proporcionāls fokusa attālumam, jo īsāks fokusa attālums, jo mazāks punkts. Tomēr fokusa attāluma garums ietekmē arī fokusa dziļumu, tas ir, fokusa dziļums palielinās sinhroni ar fokusa attālumu, tāpēc īss fokusa attālums var uzlabot jaudas blīvumu, taču, tā kā fokusa dziļums ir mazs, attālums starp lēcu un sagatavi ir jāuztur precīzi, un iespiešanās dziļums nav liels. Metināšanas laikā šļakatu un lāzera režīma ietekmes dēļ īsākais fokusa dziļums, ko izmanto faktiskajā metināšanā, pārsvarā ir 126 mm (diametrs 5 collas). Ja šuve ir liela vai metinājums ir jāpalielina, palielinot punkta izmēru, var izvēlēties lēcu ar fokusa attālumu 254 mm (diametrs 10 collas). Šajā gadījumā, lai panāktu dziļas iespiešanās cauruma efektu, ir nepieciešama lielāka lāzera izejas jauda (jaudas blīvums).
Vairāk jautājumu par rokas lāzera metināšanas iekārtas cenu un konfigurāciju
Publicēšanas laiks: 2022. gada 27. septembris