Апарати лазерного зварювання

Щільність потужності лазера:Щільність потужності лазера відноситься до потужності лазера на одиницю площі.
Щільність потужності (Вт/c㎡)=4*Енергія лазерного імпульсу (Дж)/πДіаметр плями (см)²*Ширина імпульсу(и)Діаметр плями (мм)=[Фокусна відстань (мм) /Фокусна відстань колімації лазерної головки (мм)]*Діаметр серцевини оптичного волокна (мм) 1 см=10 мм=10000 мкм

Потужність лазера:Лазерне зварювання за наявності порогу щільності лазерної енергії 104-106Вт/см², нижче цього значення, поглинання металом лазерної енергії може спричинити лише підвищення температури поверхні матеріалу, але зберегти тверду фазу незмінною, коли значення досягне досягнуто або перевищено, глибина плавлення буде суттєво збільшена. Тільки коли щільність потужності лазера на деталі перевищує порогове значення (залежить від матеріалу), генерується плазма, що означає стабілізацію глибини зварювання плавленням. Якщо потужність лазера досягає порогового значення, на заготовці відбувається тільки поверхневе оплавлення, тобто зварювання відбувається за сталим типом теплопровідності. Коли щільність потужності лазера знаходиться в районі 106 Вт/см², що є критичною умовою для утворення малих отворів, глибоке плавлення та теплопровідне зварювання відбуваються поперемінно, і процес зварювання стає нестабільним, що призводить до великих коливань у глибина проникнення. При лазерному зварюванні глибоким плавленням потужність лазера контролює як глибину проплавлення, так і швидкість зварювання. Глибина зварного шва безпосередньо пов’язана з щільністю потужності променя і є функцією потужності падаючого променя та фокусної плями променя. Загалом, для заданого діаметра лазерного променя глибина проникнення збільшується зі збільшенням потужності променя.

Ширина хвилі лазерного імпульсу:Загалом кажучи, коли лазер починає впливати на поверхню оброблюваного матеріалу, відбивна здатність висока, а коли температура поверхні матеріалу підвищується до точки плавлення, відбивна здатність швидко зменшується. Коли температура поверхні матеріалу знаходиться в стані плавлення, відбивна здатність стабілізується на певному значенні. Отже, під час зварювання матеріалу з високим відбивним ефектом, якщо зберігається квадратна хвиля (потрібна енергія набагато вища, ніж у нержавіючої сталі), початок стадії відбивної здатності міді є високим, більша частина світла відбивається, друга стадія міді температура підвищується, відбивна здатність зменшується, мідь починає поглинати енергію, якщо цей час все ще дуже високий, температура міді може бути нагріта до точки кипіння, що призведе до появи нестабільності зварного шва, тому необхідно використовувати pre Spike з повільним спадом форми хвилі.

Кількість розфокусування:Дефокус — це відстань від поверхні зварного шва до найменшої точки сфокусованого лазерного променя під час зварювання. Існує два типи розфокусування: позитивне розфокусування та негативне розфокусування. Як показано на малюнку, фокальна площина, розташована над деталлю, є позитивною дефокусуванням, а навпаки – негативною. Зміна ступеня розфокусування може змінити розмір плями лазерного нагріву та умови падіння променя. Одна величина розфокусування занадто велика, щоб збільшити діаметр плями, зменшіть щільність потужності над плямою, щоб зменшити глибину злиття. Рівень розфокусування не тільки впливає на розмір діаметра плями на поверхні заготовки, але також впливає на напрямок падіння променя, режим зварювання тощо, і, таким чином, має більший вплив на форму зварного шва, розплавлену ванну та поперечність -площа розрізу.

Швидкість зварювання:Швидкість зварювання впливає на тепловіддачу в одиницю часу. Якщо швидкість зварювання надто низька, підведення тепла буде занадто великим, що призведе до прогорання заготовки; якщо швидкість зварювання надто висока, підведення тепла буде занадто малим, що призведе до зварювання заготовки. При певній потужності лазера збільшується швидкість зварювання, зменшується підведення тепла, зменшується глибина шва. Відповідне зниження швидкості зварювання може збільшити глибину плавлення, але якщо швидкість зварювання надто низька, глибина плавлення не збільшиться, а збільшиться ширина розплаву.

Захисний газ:Процес лазерного зварювання часто використовує інертні гази для захисту розплавленої ванни, коли зварювання деяких матеріалів не піклується про окислення поверхні, не може бути прийнято до уваги захист, але для більшості застосувань часто використовується гелій, аргон, азот та інші гази для захисту, щоб заготовка в процесі зварювання від окислення. Друга роль використання захисних газів полягає в захисті фокусуючої лінзи від забруднення парами металу та розпилення крапель рідини. Особливо при високопотужному лазерному зварюванні, оскільки його викиди стають дуже сильними, у цей час дуже необхідно захистити лінзу. Третя роль захисного газу полягає в тому, щоб розсіювати екранування плазми, створюване дуже ефективним лазерним зварюванням високої потужності. Пари металу поглинають лазерний промінь і іонізуються в плазмову хмару, а захисний газ навколо пари металу також іонізується завдяки нагріванню. Якщо плазми занадто багато, лазерний промінь певною мірою поглинається плазмою. Плазма присутня на робочій поверхні як друге джерело енергії, зменшуючи глибину плавлення та розширюючи поверхню зварювальної ванни. Вплив хмари плазми на глибину розплаву найбільше виражено в зоні низьких швидкостей зварювання. Його дія зменшується при збільшенні швидкості зварювання.

Зварювальні матеріали:Поглинання лазерного променя матеріалом залежить від деяких важливих властивостей матеріалу, таких як швидкість поглинання, відбивна здатність, теплопровідність, температура плавлення, температура випаровування тощо, з яких найважливішою є швидкість поглинання. Фактори, що впливають на поглинання лазерного променя матеріалом, включають два аспекти: по-перше, коефіцієнт електричного опору матеріалу, після вимірювання швидкості поглинання полірованої поверхні матеріалу виявлено, що швидкість поглинання матеріалу пропорційна квадратному кореню з коефіцієнт електричного опору, який змінюється в залежності від температури; по-друге, стан поверхні матеріалу (або ступінь обробки) має більш важливий вплив на швидкість поглинання променя, що матиме значний вплив на ефект зварювання.