Kaj je lasersko varjenje? Razlaga laserskega varjenja! Vse, kar morate vedeti o laserskem varjenju, vključno s ključnim načelom in glavnimi procesnimi parametri!
Mnogi kupci ne razumejo osnovnih načel delovanja laserskega varilnega stroja, kaj šele izbire pravega laserskega varilnega stroja, vendar vam je Mimowork Laser na voljo, da vam pomaga pri pravi odločitvi in vam nudi dodatno podporo pri razumevanju laserskega varjenja.
Kaj je lasersko varjenje?
Lasersko varjenje je vrsta talilnega varjenja, pri katerem se kot vir toplote uporablja laserski žarek. Načelo varjenja je, da se aktivni medij stimulira, kar tvori resonančno nihanje votline in se nato pretvori v stimulirani sevalni žarek. Ko se žarek in obdelovanec dotakneta, obdelovanec absorbira energijo. Ko temperatura doseže tališče, se material lahko vari.
Glede na glavni mehanizem varilne kadi obstajata dva osnovna mehanizma laserskega varjenja: varjenje s toplotno prevodnostjo in varjenje z globoko penetracijo (varjenje z odprtino). Toplota, ki nastane pri varjenju s toplotno prevodnostjo, se s prenosom toplote razprši na obdelovanec, tako da se varjena površina tali in ne sme prihajati do izhlapevanja, kar se pogosto uporablja pri varjenju tankih komponent pri nizki hitrosti. Globoko taljenje upari material in tvori veliko količino plazme. Zaradi visoke toplote se na sprednji strani staljene kadi pojavijo luknje. Varjenje z globoko penetracijo je najpogosteje uporabljen način laserskega varjenja, saj lahko obdelovanec temeljito zvari, vhodna energija pa je ogromna, kar vodi do visoke hitrosti varjenja.
Procesni parametri pri laserskem varjenju
Na kakovost laserskega varjenja vpliva veliko procesnih parametrov, kot so gostota moči, valovna oblika laserskega impulza, defokusiranje, hitrost varjenja in izbira pomožnega zaščitnega plina.
Gostota laserske moči
Gostota moči je eden najpomembnejših parametrov pri laserski obdelavi. Pri višji gostoti moči se lahko površinska plast v mikrosekundi segreje do vrelišča, kar povzroči veliko izhlapevanja. Zato je visoka gostota moči prednostna za postopke odstranjevanja materiala, kot so vrtanje, rezanje in graviranje. Pri nizki gostoti moči traja nekaj milisekund, da temperatura površine doseže vrelišče, in preden površina izhlapi, spodnji del doseže tališče, kar omogoča dober talilni zvar. Zato je pri laserskem varjenju s toplotno prevodnostjo gostota moči v območju 104-106 W/cm2.
Oblika laserskega impulza
Oblika laserskega impulza ni le pomemben parameter za razlikovanje med odstranjevanjem materiala in taljenjem materiala, temveč tudi ključni parameter za določanje količine in stroškov procesne opreme. Ko visokointenzivni laserski žarek usmerimo na površino materiala, se od površine materiala odbije 60–90 % laserske energije, kar se šteje za izgubo, zlasti pri zlatu, srebru, bakru, aluminiju, titanu in drugih materialih, ki imajo močan odboj in hiter prenos toplote. Odbojnost kovine se med laserskim impulzom sčasoma spreminja. Ko se temperatura površine materiala dvigne do tališča, se odbojnost hitro zmanjša, ko pa je površina v talilnem stanju, se odbojnost stabilizira na določeni vrednosti.
Širina laserskega impulza
Širina impulza je pomemben parameter impulznega laserskega varjenja. Širino impulza sta določala globina penetracije in območje toplotnega vpliva. Daljša kot je bila širina impulza, večje je bilo območje toplotnega vpliva, globina penetracije pa se je povečevala s polovično močjo širine impulza. Vendar pa povečanje širine impulza zmanjša največjo moč, zato se povečanje širine impulza običajno uporablja za varjenje s toplotno prevodnostjo, kar ima za posledico širok in plitev zvar, še posebej primeren za prekrivajoče varjenje tankih in debelih plošč. Vendar pa nižja največja moč povzroči prekomerni vnos toplote, vsak material pa ima optimalno širino impulza, ki maksimizira globino penetracije.
Količina defokusiranja
Lasersko varjenje običajno zahteva določeno mero defokusiranja, ker je gostota moči v središču laserske točke v žarišču previsoka, kar zlahka povzroči izhlapevanje varilnega materiala v luknje. Porazdelitev gostote moči je v vsaki ravnini, stran od laserskega žarišča, relativno enakomerna.
Obstajata dva načina defokusiranja:
Pozitivna in negativna defokusacija. Če se goriščna ravnina nahaja nad obdelovancem, gre za pozitivno defokusacijo; sicer gre za negativno defokusacijo. V skladu s teorijo geometrijske optike je gostota moči na ustrezni ravnini približno enaka, ko je razdalja med pozitivno in negativno defokusirajočo ravnino ter ravnino varjenja enaka, vendar je oblika staljene taline v resnici drugačna. V primeru negativne defokusacije je mogoče doseči večjo penetracijo, kar je povezano s procesom nastajanja staljene taline.
Hitrost varjenja
Hitrost varjenja določa kakovost varjene površine, globino penetracije, območje vpliva toplote in tako naprej. Hitrost varjenja vpliva na dovod toplote na enoto časa. Če je hitrost varjenja prepočasna, je dovod toplote previsok, kar povzroči, da se obdelovanec prežge. Če je hitrost varjenja prehitra, je dovod toplote premajhen, kar povzroči delno in nedokončano varjenje obdelovanca. Zmanjšanje hitrosti varjenja se običajno uporablja za izboljšanje penetracije.
Pomožni plin za zaščito pred prepihom
Pomožni zaščitni plin pred pihanjem je bistven postopek pri visokozmogljivem laserskem varjenju. Po eni strani preprečuje razprševanje kovinskih materialov in kontaminacijo fokusirnega zrcala, po drugi strani pa preprečuje, da bi se plazma, ki nastane med varjenjem, preveč fokusirala in preprečila, da bi laser dosegel površino materiala. Pri laserskem varjenju se za zaščito staljene talilne kadi pogosto uporabljajo helij, argon, dušik in drugi plini, da se prepreči oksidacija obdelovanca v varilni tehniki. Dejavniki, kot so vrsta zaščitnega plina, velikost zračnega toka in kot pihanja, močno vplivajo na rezultate varjenja, različne metode pihanja pa imajo tudi določen vpliv na kakovost varjenja.
Naš priporočeni ročni laserski varilni aparat:
Laserski varilec - delovno okolje
◾ Temperaturno območje delovnega okolja: 15~35 ℃
◾ Območje vlažnosti delovnega okolja: < 70 % brez kondenzacije
◾ Hlajenje: vodni hladilnik je potreben zaradi funkcije odvajanja toplote za laserske komponente, ki odvajajo toploto, kar zagotavlja nemoteno delovanje laserskega varilnega aparata.
(Podroben priročnik za uporabo in vodnik o hladilniku vode si lahko ogledate na:Ukrepi za zaščito pred zmrzovanjem za CO2 laserski sistem)
Želite izvedeti več o laserskih varilnih aparatih?
Čas objave: 22. dec. 2022