Čo je laserové zváranie? Vysvetlenie laserového zvárania! Všetko, čo potrebujete vedieť o laserovom zváraní vrátane kľúčového princípu a hlavných procesných parametrov!
Mnoho zákazníkov nerozumie základným princípom fungovania laserového zváracieho stroja, nieto ešte výberu správneho laserového zváracieho stroja, avšak spoločnosť Mimowork Laser vám pomôže urobiť správne rozhodnutie a poskytne vám dodatočnú podporu, ktorá vám pomôže pochopiť laserové zváranie.
Čo je laserové zváranie?
Laserové zváranie je typ tavného zvárania, pri ktorom sa ako zdroj tepla používa laserový lúč. Princíp zvárania spočíva v špecifickej metóde stimulácie aktívneho média, čím sa vytvára rezonančná vibrácia dutiny a následne sa transformuje na stimulovaný radiačný lúč. Keď sa lúč a obrobok dotknú, energia je absorbovaná obrobkom a keď teplota dosiahne bod topenia, materiál sa môže zvárať.
Podľa hlavného mechanizmu zváracieho kúpeľa má laserové zváranie dva základné mechanizmy zvárania: tepelné vedenie a hlboké prevarenie (zváranie kľúčovou dierkou). Teplo generované tepelným vedením sa rozptyľuje k obrobku prenosom tepla, takže zvarový povrch sa roztaví a nedochádza k odparovaniu, čo sa často používa pri zváraní nízkorýchlostných tenkých súčiastok. Hlboké tavné zváranie odparuje materiál a vytvára veľké množstvo plazmy. V dôsledku zvýšeného tepla sa v prednej časti roztaveného kúpeľa vytvoria otvory. Hlboké prevarenie je najpoužívanejším režimom laserového zvárania, dokáže dôkladne zvariť obrobok a vstupná energia je obrovská, čo vedie k vysokej rýchlosti zvárania.
Procesné parametre pri laserovom zváraní
Existuje mnoho procesných parametrov, ktoré ovplyvňujú kvalitu laserového zvárania, ako je hustota výkonu, priebeh laserového impulzu, rozostrenie, rýchlosť zvárania a výber pomocného ochranného plynu.
Hustota výkonu laseru
Hustota výkonu je jedným z najdôležitejších parametrov pri laserovom spracovaní. Pri vyššej hustote výkonu sa povrchová vrstva môže zahriať na bod varu v priebehu mikrosekundy, čo vedie k veľkému odparovaniu. Preto je vysoká hustota výkonu výhodná pre procesy odoberania materiálu, ako je vŕtanie, rezanie a gravírovanie. Pri nízkej hustote výkonu trvá niekoľko milisekúnd, kým povrchová teplota dosiahne bod varu, a predtým, ako sa povrch odparí, spodná vrstva dosiahne bod topenia, čo umožňuje ľahko vytvoriť dobrý tavný zvar. Preto je pri tepelne vodivom laserovom zváraní rozsah hustoty výkonu 104-106 W/cm2.
Priebeh laserového impulzu
Tvar vlny laserového impulzu nie je len dôležitým parametrom na rozlíšenie odoberania materiálu od tavenia materiálu, ale aj kľúčovým parametrom na určenie objemu a nákladov na spracovateľské zariadenie. Keď je laserový lúč s vysokou intenzitou vystrelený na povrch materiálu, povrch materiálu odrazí 60 ~ 90 % laserovej energie, čo sa považuje za stratu, najmä v prípade zlata, striebra, medi, hliníka, titánu a iných materiálov, ktoré majú silný odraz a rýchly prenos tepla. Odrazivosť kovu sa počas laserového impulzu mení s časom. Keď povrchová teplota materiálu stúpne na bod topenia, odrazivosť rýchlo klesá a keď je povrch v stave topenia, odrazivosť sa stabilizuje na určitej hodnote.
Šírka laserového impulzu
Šírka impulzu je dôležitým parametrom pulzného laserového zvárania. Šírka impulzu bola určená hĺbkou prieniku a tepelne ovplyvnenou zónou. Čím bola šírka impulzu dlhšia, tým bola tepelne ovplyvnená zóna väčšia a hĺbka prieniku sa zvyšovala s polovičným výkonom šírky impulzu. Zvýšenie šírky impulzu však zníži špičkový výkon, takže zvýšenie šírky impulzu sa vo všeobecnosti používa na tepelnovodivé zváranie, čo vedie k širokému a plytkému zvaru, obzvlášť vhodnému na preplátovanie tenkých a hrubých plechov. Nižší špičkový výkon však vedie k nadmernému prívodu tepla a každý materiál má optimálnu šírku impulzu, ktorá maximalizuje hĺbku prieniku.
Množstvo rozostrenia
Laserové zváranie si zvyčajne vyžaduje určité rozostrenie, pretože hustota výkonu v bode v ohnisku laseru je príliš vysoká, čo ľahko vedie k odparovaniu zváracieho materiálu do otvorov. Rozloženie hustoty výkonu je v každej rovine smerom od ohniska laseru relatívne rovnomerné.
Existujú dva režimy rozostrenia:
Pozitívne a negatívne rozostrenie. Ak sa ohnisková rovina nachádza nad obrobkom, ide o pozitívne rozostrenie; v opačnom prípade ide o negatívne rozostrenie. Podľa teórie geometrickej optiky, keď je vzdialenosť medzi pozitívnou a negatívnou rovinou rozostrenia a rovinou zvárania rovnaká, hustota výkonu v zodpovedajúcej rovine je približne rovnaká, ale v skutočnosti je tvar výsledného kúpeľa roztaveného materiálu odlišný. V prípade negatívneho rozostrenia je možné dosiahnuť väčšiu penetráciu, čo súvisí s procesom tvorby kúpeľa roztaveného materiálu.
Rýchlosť zvárania
Rýchlosť zvárania určuje kvalitu zvarového povrchu, hĺbku privarenia, tepelne ovplyvnenú zónu atď. Rýchlosť zvárania ovplyvňuje príkon tepla za jednotku času. Ak je rýchlosť zvárania príliš pomalá, príkon tepla je príliš vysoký, čo vedie k prepáleniu obrobku. Ak je rýchlosť zvárania príliš vysoká, príkon tepla je príliš nízky, čo vedie k čiastočnému a nedokončenému zváraniu obrobku. Zníženie rýchlosti zvárania sa zvyčajne používa na zlepšenie privarenia.
Pomocný ochranný plyn proti prefúknutiu
Pomocný ochranný plyn proti prefukovaniu je nevyhnutným postupom pri vysokovýkonnom laserovom zváraní. Na jednej strane zabraňuje rozprašovaniu kovových materiálov a kontaminácii zaostrovacieho zrkadla; na druhej strane zabraňuje prílišnému zaostrovaniu plazmy generovanej počas zvárania a zabraňuje dosiahnutiu laserového lúča povrchu materiálu. Pri laserovom zváraní sa hélium, argón, dusík a iné plyny často používajú na ochranu roztaveného kúpeľa, aby sa zabránilo oxidácii obrobku v zváracej technike. Faktory, ako je typ ochranného plynu, veľkosť prúdu vzduchu a uhol prefukovania, majú veľký vplyv na výsledky zvárania a rôzne metódy prefukovania majú tiež určitý vplyv na kvalitu zvárania.
Naša odporúčaná ručná laserová zváračka:
Laserová zváračka - pracovné prostredie
◾ Teplotný rozsah pracovného prostredia: 15~35 ℃
◾ Rozsah vlhkosti pracovného prostredia: < 70 % Bez kondenzácie
◾ Chladenie: vodný chladič je potrebný kvôli funkcii odvodu tepla z laserových komponentov rozptyľujúcich teplo, čím sa zabezpečí správny chod laserového zváracieho zariadenia.
(Podrobné informácie o použití a návode na chladenie vody nájdete na:Opatrenia proti zamrznutiu pre CO2 laserový systém)
Chcete sa dozvedieť viac o laserových zváracích strojoch?
Čas uverejnenia: 22. decembra 2022