Lazer kaynağı, sürekli veya darbeli lazer jeneratörü ile gerçekleştirilebilir. Lazer kaynağının çalışma prensibi, ısı iletim kaynağı ve lazer derin füzyon kaynağı olarak ikiye ayrılır. Güç yoğunluğu 104-105 W/cm2'den düşük olduğunda ısı iletim kaynağı olarak adlandırılır, bu sırada erime derinliği azalır ve kaynak hızı yavaştır. Güç yoğunluğu 105-107 W/cm2'den yüksek olduğunda ise, metal yüzey ısının etkisiyle "anahtar delikleri" şeklinde içe doğru çöker ve hızlı kaynak hızı ve yüksek derinlik-genişlik oranı özelliklerine sahip derin füzyon kaynağı oluşur.
Bugün, esas olarak lazer derin füzyon kaynağının kalitesini etkileyen başlıca faktörlerin bilgisini ele alacağız.
1. Lazer Gücü
Lazer derin füzyon kaynağında, lazer gücü hem penetrasyon derinliğini hem de kaynak hızını kontrol eder. Kaynak derinliği, ışın güç yoğunluğuyla doğrudan ilişkilidir ve gelen ışın gücü ile ışın odak noktasının bir fonksiyonudur. Genel olarak, belirli bir çaplı lazer ışını için penetrasyon derinliği, ışın gücü arttıkça artar.
2. Odak Noktası
Işın noktası boyutu, güç yoğunluğunu belirlediği için lazer kaynağındaki en önemli değişkenlerden biridir. Ancak, birçok dolaylı ölçüm tekniği mevcut olmasına rağmen, yüksek güçlü lazerler için bu boyutu ölçmek zorlu bir iştir.
Işın odağının kırınım sınır noktası boyutu kırınım teorisine göre hesaplanabilir, ancak zayıf odak yansıması nedeniyle gerçek nokta boyutu hesaplanan değerden daha büyüktür. En basit ölçüm yöntemi, kalın kağıt yakılıp polipropilen levhadan geçirildikten sonra odak noktasının çapını ve delinmeyi ölçen izo-sıcaklık profili yöntemidir. Bu yöntem, ölçüm uygulaması sayesinde lazer gücü boyutunu ve ışın etki süresini belirler.
3. Koruyucu Gaz
Lazer kaynak işlemi, erimiş havuzu korumak ve iş parçasının kaynak işlemi sırasında oksidasyona uğramasını önlemek için genellikle koruyucu gazlar (helyum, argon, azot) kullanır. Koruyucu gaz kullanımının ikinci nedeni, odaklama merceğini metal buharlarının kirlenmesinden ve sıvı damlacıklarının sıçramasından korumaktır. Özellikle yüksek güçlü lazer kaynağında, çıkan gaz çok güçlü hale gelir, merceği korumak gerekir. Koruyucu gazın üçüncü etkisi, yüksek güçlü lazer kaynağı tarafından üretilen plazma kalkanını dağıtmada çok etkili olmasıdır. Metal buharı lazer ışınını emer ve bir plazma bulutuna iyonlaşır. Metal buharının etrafındaki koruyucu gaz da ısı nedeniyle iyonlaşır. Çok fazla plazma varsa, lazer ışını bir şekilde plazma tarafından tüketilir. İkinci enerji olarak plazma çalışma yüzeyinde bulunur, bu da kaynak derinliğini daha sığ ve kaynak havuzu yüzeyini daha geniş yapar.
Uygun koruyucu gaz nasıl seçilir?
4. Emilim Oranı
Malzemenin lazer emilimi, emilim oranı, yansıtma özelliği, ısıl iletkenlik, erime sıcaklığı ve buharlaşma sıcaklığı gibi malzemenin bazı önemli özelliklerine bağlıdır. Tüm bu faktörler arasında en önemlisi emilim oranıdır.
Malzemenin lazer ışınını emme oranını iki faktör etkiler. Birincisi, malzemenin direnç katsayısıdır. Malzemenin emme oranının, direnç katsayısının kareköküyle orantılı olduğu ve sıcaklığa göre değiştiği bulunmuştur. İkincisi, malzemenin yüzey durumu (veya yüzeyi), ışının emme oranı üzerinde önemli bir etkiye sahiptir ve bu da kaynak etkisi üzerinde önemli bir etkiye sahiptir.
5. Kaynak Hızı
Kaynak hızı, penetrasyon derinliği üzerinde büyük bir etkiye sahiptir. Hızın artırılması, penetrasyon derinliğini daha sığ hale getirir, ancak çok düşük olması malzemelerin aşırı erimesine ve iş parçasının kaynaklanmasına yol açar. Bu nedenle, belirli bir lazer gücü ve belirli bir kalınlıkta belirli bir malzeme için uygun bir kaynak hızı aralığı vardır ve maksimum penetrasyon derinliği, ilgili hız değerinde elde edilebilir.
6. Odaklı Merceğin Odak Uzaklığı
Kaynak tabancasının başlığına genellikle bir odaklama merceği takılır ve genellikle 63-254 mm (çap 2,5 inç-10 inç) odak uzaklığı seçilir. Odaklama noktası boyutu, odak uzaklığıyla orantılıdır; odak uzaklığı ne kadar kısaysa, nokta o kadar küçüktür. Ancak, odak uzaklığı uzunluğu odak derinliğini de etkiler; yani odak derinliği odak uzaklığıyla eş zamanlı olarak artar, bu nedenle kısa odak uzaklığı güç yoğunluğunu artırabilir, ancak odak derinliği küçük olduğundan, mercek ile iş parçası arasındaki mesafe doğru bir şekilde korunmalıdır ve penetrasyon derinliği büyük değildir. Kaynak sırasında sıçramaların ve lazer modunun etkisi nedeniyle, gerçek kaynakta kullanılan en kısa odak derinliği çoğunlukla 126 mm'dir (çap 5 inç). Dikiş büyükse veya nokta boyutunu artırarak kaynak derinliğinin artırılması gerekiyorsa, 254 mm (çap 10 inç) odak uzaklığına sahip bir mercek seçilebilir. Bu durumda derin penetrasyon deliği etkisini elde etmek için daha yüksek lazer çıkış gücüne (güç yoğunluğuna) ihtiyaç duyulur.
El tipi lazer kaynak makinesi fiyatı ve yapılandırması hakkında daha fazla soru
Gönderim zamanı: 27 Eylül 2022