Через популярність портативних лазерних зварювальних апаратів у промисловості люди хочуть знати більше про лазерне зварювання. У цій статті описано два різних режими лазерного зварювання та фактори, які впливають на ефективність лазерного зварювання.
Лазерне зварювання може здійснюватися безперервним або імпульсним лазерним променем і може класифікуватися як зварювання з теплообміном або лазерне зварювання глибоким плавленням на основі принципу лазерного зварювання. Нижче наведено опис цих двох режимів лазерного зварювання.
Теплопровідне зварювання
Теплопровідне зварювання передбачає дифузію тепла в заготовку шляхом теплопередачі. Заготівлю розплавляють і формують особливу купу розплаву шляхом контролю таких параметрів лазера, як ширина, енергія, пікова потужність і частота повторення лазерного імпульсу. Цей режим лазерного зварювання викликає явище плавлення лише на поверхні зварного шва, внутрішня частина заготовки не розплавляється повністю, і випаровування практично не відбувається. Невелика глибина розплаву і низька швидкість зварювання після зварювання в основному використовуються для зварювання тонкостінних металевих матеріалів на низькій швидкості.
Лазерне глибоке зварювання
Лазерне глибоке зварювання не тільки повністю проникає в матеріал, але також випаровує матеріал, утворюючи велику кількість плазми. Через високу температуру в передній частині басейну розплаву з’явиться замкова щілина. Глибоке зварювання плавленням є найпоширенішим режимом лазерного зварювання через високу споживану енергію, високу швидкість зварювання та велике співвідношення глибини до ширини. Лазерні зварювальні машини для зубчастого зварювання та металургійного зварювання листів в основному включають лазерне глибоке зварювання плавленням.
Різні параметри процесу по-різному впливають на ефект лазерного зварювання. Тут описано три фактори, які впливають на ефект лазерного зварювання.
Потужність лазера
У лазерному зварюванні існує поріг щільності лазерної енергії, нижче якого глибина розплаву невелика, і коли це значення досягається або перевищується, глибина розплаву істотно збільшується. Лише тоді, коли щільність потужності лазера на деталі перевищує порогове значення (залежно від матеріалу), генерується плазма, що означає стабілізацію зварювання глибоким плавленням.
Якщо потужність лазера нижче цього порогу, відбувається тільки поверхневе оплавлення заготовки, тобто зварювання протікає за стабільним типом теплообміну. А коли щільність потужності лазера наближається до критичних умов для утворення малих отворів, зварювання глибоким плавленням і зварювання кондукцією чергуються і стають нестабільними процесами зварювання, що призводить до великих коливань глибини розплаву. Під час лазерного зварювання глибоким оплавленням потужність лазера контролює як глибину проплавлення, так і швидкість зварювання. Загалом, для лазерного променя певного діаметру глибина розплаву збільшується зі збільшенням потужності променя.
Швидкість зварювання
Швидкість зварювання має великий вплив на глибину розплаву. Збільшення швидкості зварювання призведе до зменшення глибини розплавлення, але занадто низька швидкість призведе до надмірного розплавлення матеріалу та зварювання заготовки. Тому для певної потужності лазера і певної товщини конкретний матеріал повинен мати відповідний діапазон швидкості зварювання, і в якому відповідне значення швидкості може бути отримано при максимальній глибині розплаву.
Захисний газ
У процесі лазерного зварювання для захисту розплавленої ванни часто використовуються інертні гази, які можна не враховувати, якщо певні матеріали можна зварювати незалежно від окислення поверхні, але для більшості застосувань гелій, аргон і азот часто використовуються для захисту заготовки від окислення під час зварювання. процес.
Гелій важко іонізується, що дозволяє лазеру проходити крізь нього, а енергія променя безперешкодно досягає поверхні заготовки. Це найефективніший захисний газ, який використовується при лазерному зварюванні, але він дорожчий. Аргон дешевше і щільніше, тому краще захищає. Однак він чутливий до високотемпературної плазмової іонізації металу і, як наслідок, захищає частину променя від потрапляння на заготовку, зменшуючи ефективну потужність лазера для зварювання, а також погіршуючи швидкість зварювання та глибину розплаву. Азот є найдешевшим типом захисного газу, але він не підходить для деяких типів зварювання нержавіючої сталі. В основному це пов’язано з металургійними проблемами, такими як абсорбція, яка іноді створює пористість у зоні перекриття.
Другою функцією використання захисного газу є захист фокусуючої лінзи всередині лазерного зварювального пістолета від забруднення парами металу та розпилення крапель рідкого розплаву. Це особливо необхідно при лазерному зварюванні високої потужності, де викид стає дуже потужним. Третя функція захисного газу полягає в розсіюванні плазмового екрану, створеного високопотужним лазерним зварюванням.
