Kimpalan laser boleh direalisasikan oleh penjana laser berterusan atau berdenyut. Prinsip kimpalan laser boleh dibahagikan kepada kimpalan pengaliran haba dan kimpalan pelakuran dalam laser. Ketumpatan kuasa kurang daripada 104 ~ 105 W/cm2 adalah kimpalan pengaliran haba, pada masa ini, kedalaman lebur, dan kelajuan kimpalan adalah perlahan; Apabila ketumpatan kuasa lebih besar daripada 105 ~ 107 W/cm2, permukaan logam cekung menjadi "lubang kunci" di bawah tindakan haba, membentuk kimpalan pelakuran dalam, yang mempunyai ciri-ciri kelajuan kimpalan yang pantas dan nisbah kedalaman-lebar yang besar.
Hari ini, kita akan membincangkan terutamanya tentang faktor-faktor utama yang mempengaruhi kualiti kimpalan gabungan laser dalam.
1. Kuasa Laser
Dalam kimpalan pelakuran dalam laser, kuasa laser mengawal kedalaman penembusan dan kelajuan kimpalan. Kedalaman kimpalan secara langsung berkaitan dengan ketumpatan kuasa pancaran dan merupakan fungsi kuasa pancaran datang dan titik fokus pancaran. Secara amnya, untuk pancaran laser berdiameter tertentu, kedalaman penembusan meningkat dengan peningkatan kuasa pancaran.
2. Tempat Fokus
Saiz titik pancaran merupakan salah satu pembolehubah yang paling penting dalam kimpalan laser kerana ia menentukan ketumpatan kuasa. Tetapi mengukurnya merupakan satu cabaran untuk laser berkuasa tinggi, walaupun terdapat banyak teknik pengukuran tidak langsung yang tersedia.
Saiz titik had pembelauan bagi fokus pancaran boleh dikira mengikut teori pembelauan, tetapi saiz titik sebenar adalah lebih besar daripada nilai yang dikira disebabkan oleh kewujudan pantulan fokus yang lemah. Kaedah pengukuran paling mudah ialah kaedah profil iso-suhu, yang mengukur diameter titik fokus dan perforasi selepas kertas tebal dibakar dan ditembusi melalui plat polipropilena. Kaedah ini melalui amalan pengukuran, menguasai saiz kuasa laser dan masa tindakan pancaran.
3. Gas Pelindung
Proses kimpalan laser sering menggunakan gas pelindung (helium, argon, nitrogen) untuk melindungi kolam lebur, menghalang bahan kerja daripada pengoksidaan dalam proses kimpalan. Sebab kedua penggunaan gas pelindung adalah untuk melindungi kanta pemfokusan daripada pencemaran oleh wap logam dan percikan oleh titisan cecair. Terutamanya dalam kimpalan laser berkuasa tinggi, ejekta menjadi sangat kuat, ia perlu untuk melindungi kanta. Kesan ketiga gas pelindung ialah ia sangat berkesan dalam menyebarkan perisai plasma yang dihasilkan oleh kimpalan laser berkuasa tinggi. Wap logam menyerap pancaran laser dan mengion menjadi awan plasma. Gas pelindung di sekeliling wap logam juga mengion disebabkan oleh haba. Jika terdapat terlalu banyak plasma, pancaran laser entah bagaimana dimakan oleh plasma. Sebagai tenaga kedua, plasma wujud pada permukaan kerja, yang menjadikan kedalaman kimpalan lebih cetek dan permukaan kolam kimpalan lebih luas.
Bagaimana untuk memilih gas pelindung yang betul?
4. Kadar Penyerapan
Penyerapan laser bahan bergantung pada beberapa sifat penting bahan tersebut, seperti kadar penyerapan, pemantulan, kekonduksian terma, suhu lebur dan suhu penyejatan. Antara semua faktor tersebut, yang paling penting ialah kadar penyerapan.
Dua faktor mempengaruhi kadar penyerapan bahan kepada pancaran laser. Yang pertama ialah pekali rintangan bahan. Didapati bahawa kadar penyerapan bahan adalah berkadar terus dengan punca kuasa dua pekali rintangan, dan pekali rintangan berubah mengikut suhu. Kedua, keadaan permukaan (atau kemasan) bahan mempunyai pengaruh penting terhadap kadar penyerapan pancaran, yang mempunyai kesan yang ketara terhadap kesan kimpalan.
5. Kelajuan Kimpalan
Kelajuan kimpalan mempunyai pengaruh yang besar terhadap kedalaman penembusan. Meningkatkan kelajuan akan menjadikan kedalaman penembusan lebih cetek, tetapi terlalu rendah akan menyebabkan bahan cair berlebihan dan bahan kerja dapat dikimpal. Oleh itu, terdapat julat kelajuan kimpalan yang sesuai untuk bahan tertentu dengan kuasa laser tertentu dan ketebalan tertentu, dan kedalaman penembusan maksimum dapat diperoleh pada nilai kelajuan yang sepadan.
6. Panjang Fokus Kanta Fokus
Kanta fokus biasanya dipasang di kepala pistol kimpalan, secara amnya, panjang fokus 63~254mm (diameter 2.5"~10") dipilih. Saiz titik fokus adalah berkadar dengan panjang fokus, semakin pendek panjang fokus, semakin kecil titik. Walau bagaimanapun, panjang panjang fokus juga mempengaruhi kedalaman fokus, iaitu kedalaman fokus meningkat serentak dengan panjang fokus, jadi panjang fokus yang pendek dapat meningkatkan ketumpatan kuasa, tetapi kerana kedalaman fokusnya kecil, jarak antara kanta dan bahan kerja mesti dikekalkan dengan tepat, dan kedalaman penembusan tidak besar. Disebabkan oleh pengaruh percikan dan mod laser semasa kimpalan, kedalaman fokus terpendek yang digunakan dalam kimpalan sebenar kebanyakannya 126mm (diameter 5"). Kanta dengan panjang fokus 254mm (diameter 10") boleh dipilih apabila jahitannya besar atau kimpalan perlu ditingkatkan dengan meningkatkan saiz titik. Dalam kes ini, kuasa output laser yang lebih tinggi (ketumpatan kuasa) diperlukan untuk mencapai kesan lubang penembusan yang dalam.
Lebih banyak soalan tentang harga dan konfigurasi mesin kimpalan laser pegang tangan
Masa siaran: 27 Sep-2022