การเชื่อมด้วยเลเซอร์คืออะไร? อธิบายการเชื่อมด้วยเลเซอร์! ทุกสิ่งที่คุณจำเป็นต้องรู้เกี่ยวกับการเชื่อมด้วยเลเซอร์ รวมถึงหลักการสำคัญและพารามิเตอร์กระบวนการหลัก!
ลูกค้าหลายท่านไม่เข้าใจหลักการทำงานพื้นฐานของเครื่องเชื่อมเลเซอร์ หรือแม้แต่การเลือกเครื่องเชื่อมเลเซอร์ที่เหมาะสม แต่ Mimowork Laser พร้อมที่จะช่วยเหลือท่านในการตัดสินใจที่ถูกต้องและให้การสนับสนุนเพิ่มเติมเพื่อช่วยให้ท่านเข้าใจการเชื่อมเลเซอร์ได้ดียิ่งขึ้น
การเชื่อมด้วยเลเซอร์คืออะไร?
การเชื่อมด้วยเลเซอร์เป็นวิธีการเชื่อมแบบหลอมเหลวชนิดหนึ่ง โดยใช้ลำแสงเลเซอร์เป็นแหล่งความร้อนในการเชื่อม หลักการเชื่อมคือการกระตุ้นตัวกลางที่ไวต่อความร้อนด้วยวิธีเฉพาะ ทำให้เกิดการสั่นแบบโพรงเรโซแนนซ์ แล้วเปลี่ยนเป็นลำแสงรังสีที่กระตุ้น เมื่อลำแสงและชิ้นงานสัมผัสกัน พลังงานจะถูกดูดซับโดยชิ้นงาน เมื่ออุณหภูมิถึงจุดหลอมเหลวของวัสดุก็จะสามารถเชื่อมได้
ตามกลไกหลักของการเกิดบ่อหลอม การเชื่อมด้วยเลเซอร์มีกลไกการเชื่อมพื้นฐานสองแบบ ได้แก่ การเชื่อมแบบนำความร้อนและการเชื่อมแบบทะลุทะลวงลึก (รูพรุน) ความร้อนที่เกิดจากการเชื่อมแบบนำความร้อนจะกระจายไปยังชิ้นงานผ่านการถ่ายเทความร้อน ทำให้พื้นผิวรอยเชื่อมหลอมเหลวโดยไม่เกิดการระเหย ซึ่งมักใช้ในการเชื่อมชิ้นส่วนบางๆ ที่ความเร็วต่ำ การเชื่อมแบบทะลุทะลวงลึกจะทำให้วัสดุระเหยและเกิดพลาสมาจำนวนมาก เนื่องจากความร้อนสูง จึงจะมีรูพรุนอยู่ด้านหน้าของบ่อหลอม การเชื่อมแบบทะลุทะลวงลึกเป็นโหมดการเชื่อมด้วยเลเซอร์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด สามารถเชื่อมชิ้นงานได้อย่างทั่วถึง และพลังงานที่ป้อนเข้าไปมีมาก ทำให้ความเร็วในการเชื่อมสูง
พารามิเตอร์กระบวนการในการเชื่อมด้วยเลเซอร์
มีพารามิเตอร์กระบวนการหลายอย่างที่ส่งผลต่อคุณภาพของการเชื่อมด้วยเลเซอร์ เช่น ความหนาแน่นของพลังงาน รูปคลื่นพัลส์เลเซอร์ การเบลอภาพ ความเร็วในการเชื่อม และการเลือกใช้ก๊าซปกคลุมเสริม
ความหนาแน่นพลังงานเลเซอร์
ความหนาแน่นของพลังงานเป็นหนึ่งในพารามิเตอร์ที่สำคัญที่สุดในการประมวลผลด้วยเลเซอร์ ยิ่งความหนาแน่นของพลังงานสูงเท่าไร ชั้นผิววัสดุก็ยิ่งร้อนถึงจุดเดือดได้ภายในเวลาเพียงไม่กี่ไมโครวินาที ส่งผลให้เกิดการระเหยเป็นจำนวนมาก ดังนั้น ความหนาแน่นของพลังงานสูงจึงเป็นประโยชน์ต่อกระบวนการกำจัดวัสดุ เช่น การเจาะ การตัด และการแกะสลัก ส่วนความหนาแน่นของพลังงานต่ำนั้น ต้องใช้เวลาหลายมิลลิวินาทีเพื่อให้พื้นผิวถึงจุดเดือด และก่อนที่พื้นผิวจะระเหยหมด ด้านล่างก็จะถึงจุดหลอมเหลวแล้ว ทำให้เกิดการเชื่อมติดที่ดีได้ง่าย ดังนั้น ในรูปแบบของการเชื่อมด้วยเลเซอร์แบบนำความร้อน ความหนาแน่นของพลังงานจึงอยู่ในช่วง 10⁴-10⁶ วัตต์/ตารางเซนติเมตร
รูปคลื่นพัลส์เลเซอร์
รูปคลื่นพัลส์เลเซอร์ไม่เพียงแต่เป็นพารามิเตอร์สำคัญในการแยกแยะระหว่างการกำจัดวัสดุและการหลอมละลายของวัสดุเท่านั้น แต่ยังเป็นพารามิเตอร์หลักในการกำหนดปริมาณและต้นทุนของอุปกรณ์การประมวลผลอีกด้วย เมื่อลำแสงเลเซอร์ความเข้มสูงถูกยิงไปยังพื้นผิวของวัสดุ พื้นผิวของวัสดุจะสะท้อนพลังงานเลเซอร์ 60-90% และถือว่าสูญเสียไป โดยเฉพาะอย่างยิ่งทองคำ เงิน ทองแดง อลูมิเนียม ไทเทเนียม และวัสดุอื่นๆ ที่มีการสะท้อนแสงสูงและถ่ายเทความร้อนได้อย่างรวดเร็ว ค่าการสะท้อนแสงของโลหะจะเปลี่ยนแปลงไปตามเวลาในระหว่างพัลส์เลเซอร์ เมื่ออุณหภูมิพื้นผิวของวัสดุสูงขึ้นถึงจุดหลอมเหลว ค่าการสะท้อนแสงจะลดลงอย่างรวดเร็ว และเมื่อพื้นผิวอยู่ในสภาวะหลอมเหลว ค่าการสะท้อนแสงจะคงที่ที่ค่าหนึ่ง
ความกว้างของพัลส์เลเซอร์
ความกว้างของพัลส์เป็นพารามิเตอร์สำคัญของการเชื่อมด้วยเลเซอร์แบบพัลส์ ความกว้างของพัลส์ถูกกำหนดโดยความลึกของการทะลุทะลวงและบริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน ยิ่งความกว้างของพัลส์ยาวเท่าใด บริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนก็จะยิ่งใหญ่ขึ้น และความลึกของการทะลุทะลวงจะเพิ่มขึ้นตามกำลังครึ่งหนึ่งของความกว้างของพัลส์ อย่างไรก็ตาม การเพิ่มความกว้างของพัลส์จะลดกำลังสูงสุด ดังนั้นการเพิ่มความกว้างของพัลส์จึงมักใช้สำหรับการเชื่อมแบบนำความร้อน ส่งผลให้ขนาดรอยเชื่อมกว้างและตื้น เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการเชื่อมแบบซ้อนทับของแผ่นโลหะบางและหนา แต่กำลังสูงสุดที่ต่ำลงจะส่งผลให้เกิดความร้อนสูงเกินไป และวัสดุแต่ละชนิดจะมีค่าความกว้างของพัลส์ที่เหมาะสมที่สุดซึ่งจะทำให้ความลึกของการทะลุทะลวงสูงสุด
ปริมาณการเบลอภาพ
การเชื่อมด้วยเลเซอร์โดยทั่วไปจำเป็นต้องมีการปรับโฟกัสให้เหมาะสมในระดับหนึ่ง เนื่องจากความหนาแน่นของพลังงานบริเวณจุดศูนย์กลางของเลเซอร์สูงเกินไป ซึ่งอาจทำให้วัสดุเชื่อมระเหยกลายเป็นรูได้ง่าย การกระจายความหนาแน่นของพลังงานจะค่อนข้างสม่ำเสมอในแต่ละระนาบที่อยู่ห่างจากจุดโฟกัสของเลเซอร์
มีโหมดเบลอภาพสองแบบ:
การเบลอภาพแบบบวกและแบบลบ หากระนาบโฟกัสอยู่เหนือชิ้นงาน จะเป็นการเบลอภาพแบบบวก มิเช่นนั้น จะเป็นการเบลอภาพแบบลบ ตามทฤษฎีทัศนศาสตร์เชิงเรขาคณิต เมื่อระยะห่างระหว่างระนาบเบลอภาพแบบบวกและแบบลบกับระนาบการเชื่อมเท่ากัน ความหนาแน่นของพลังงานบนระนาบที่เกี่ยวข้องจะใกล้เคียงกัน แต่ในความเป็นจริง รูปทรงของบ่อหลอมที่ได้จะแตกต่างกัน ในกรณีของการเบลอภาพแบบลบ จะได้การแทรกซึมที่มากกว่า ซึ่งเกี่ยวข้องกับกระบวนการก่อตัวของบ่อหลอม
ความเร็วในการเชื่อม
ความเร็วในการเชื่อมเป็นตัวกำหนดคุณภาพของพื้นผิวการเชื่อม ความลึกของการแทรกซึม บริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน และอื่นๆ ความเร็วในการเชื่อมจะส่งผลต่อปริมาณความร้อนที่ป้อนต่อหน่วยเวลา หากความเร็วในการเชื่อมช้าเกินไป ปริมาณความร้อนที่ป้อนจะสูงเกินไป ทำให้ชิ้นงานไหม้ทะลุ หากความเร็วในการเชื่อมเร็วเกินไป ปริมาณความร้อนที่ป้อนจะน้อยเกินไป ทำให้ชิ้นงานเชื่อมไม่สมบูรณ์ การลดความเร็วในการเชื่อมมักใช้เพื่อปรับปรุงความลึกของการแทรกซึม
ก๊าซป้องกันการระเบิดเสริม
การเป่าลมป้องกันเป็นขั้นตอนสำคัญในการเชื่อมเลเซอร์กำลังสูง ประการแรก เพื่อป้องกันไม่ให้โลหะกระเด็นและปนเปื้อนกระจกโฟกัส ประการที่สอง เพื่อป้องกันไม่ให้พลาสมาที่เกิดขึ้นในกระบวนการเชื่อมมีความเข้มข้นมากเกินไปและป้องกันไม่ให้เลเซอร์ไปถึงพื้นผิวของวัสดุ ในกระบวนการเชื่อมเลเซอร์ มักใช้ฮีเลียม อาร์กอน ไนโตรเจน และก๊าซอื่นๆ เพื่อปกป้องบ่อหลอมเหลว เพื่อป้องกันไม่ให้ชิ้นงานเกิดการออกซิเดชันในงานเชื่อม ปัจจัยต่างๆ เช่น ชนิดของก๊าซป้องกัน ขนาดของปริมาณลม และมุมการเป่า มีผลกระทบอย่างมากต่อผลลัพธ์ของการเชื่อม และวิธีการเป่าที่แตกต่างกันก็จะมีผลกระทบต่อคุณภาพการเชื่อมเช่นกัน
เครื่องเชื่อมเลเซอร์แบบพกพาที่เราแนะนำ:
ช่างเชื่อมเลเซอร์ - สภาพแวดล้อมการทำงาน
◾ ช่วงอุณหภูมิของสภาพแวดล้อมการทำงาน: 15~35 ℃
◾ ระดับความชื้นในสภาพแวดล้อมการทำงาน: น้อยกว่า 70% ไม่มีหย condensation
◾ ระบบระบายความร้อน: จำเป็นต้องใช้เครื่องทำความเย็นด้วยน้ำ เนื่องจากมีหน้าที่ในการระบายความร้อนออกจากชิ้นส่วนระบายความร้อนของเลเซอร์ เพื่อให้เครื่องเชื่อมเลเซอร์ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ
(สำหรับรายละเอียดการใช้งานและคำแนะนำเกี่ยวกับเครื่องทำความเย็นน้ำ โปรดตรวจสอบที่:)มาตรการป้องกันการแข็งตัวสำหรับระบบเลเซอร์ CO2)
อยากรู้ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับเครื่องเชื่อมเลเซอร์ไหม?
วันที่โพสต์: 22 ธันวาคม 2022
