Laserski varilni stroji

Gostota moči laserja:Gostota moči laserja se nanaša na moč laserja na enoto površine.
Gostota moči (W/c㎡)=4*Energija laserskega impulza (J)/πPremer točke (cm)²*Širina(e) impulza(s)Premer točke(mm){{1}[Goriščna razdalja (mm) /Gariščna razdalja kolimacije laserske glave (mm)]*Premer jedra optičnega vlakna (mm) 1 cm=10mm=10000um

Moč laserja:Lasersko varjenje ob obstoju praga gostote laserske energije 104-106W/cm², pod to vrednostjo lahko kovinska absorpcija laserske energije povzroči le zvišanje površinske temperature materiala, vendar ohrani trdno fazo nespremenjeno, ko je vrednost dosežena ali presežena, se bo globina fuzije znatno povečala. Šele ko gostota moči laserja na obdelovancu preseže mejno vrednost (odvisno od materiala), se ustvari plazma, ki označuje stabilizacijo globine talilnega varjenja. Če moč laserja doseže mejno vrednost, se na obdelovancu pojavi samo površinsko taljenje, kar pomeni, da varjenje poteka v enakomernem načinu prevajanja toplote. Ko je gostota moči laserja v bližini 106 W/cm², kar je kritični pogoj za nastanek majhnih lukenj, potekata izmenično globoko taljenje in toplotno prevodno varjenje, postopek varjenja pa postane nestabilen, kar vodi do velikih nihanj v globina penetracije. Pri laserskem varjenju z globokim taljenjem moč laserja nadzoruje tako globino prodiranja kot hitrost varjenja. Globina zvara je neposredno povezana z gostoto moči žarka in je funkcija moči vpadnega žarka in žarišča žarka. Na splošno se za dani premer laserskega žarka globina prodiranja povečuje z večanjem moči žarka.

Valovna oblika širine laserskega impulza:Na splošno, ko laser začne delovati na površini obdelanega materiala, je odbojnost visoka, in ko se temperatura površine materiala dvigne do tališča, se odbojnost hitro zmanjša. Ko je temperatura površine materiala v stanju taljenja, se odbojnost stabilizira pri določeni vrednosti. Torej pri varjenju materiala z visoko odbojnostjo, če je pravokotni val trajen (potrebna energija je veliko večja kot pri nerjavnem jeklu), je začetek stopnje odbojnosti bakra visok, večina svetlobe se odbije, druga stopnja bakra temperatura se poveča, odbojnost se zmanjša, baker je začel absorbirati energijo, če je ta čas še vedno zelo visok, se lahko temperatura bakra segreje do vrelišča, kar ima za posledico pojav nestabilnosti zvara, zato je treba uporabiti pre Spike s počasnim upadanjem valovne oblike.

Količina defokusiranja:Defokus je razdalja od površine zvara do najmanjše točke fokusiranega laserskega žarka med varjenjem. Obstajata dve vrsti defokusiranja: pozitivno defokusiranje in negativno defokusiranje. Kot je prikazano na sliki, je goriščna ravnina, ki se nahaja nad obdelovancem, pozitivno defokusiranje in obratno negativno defokusiranje. Spreminjanje stopnje defokusiranja lahko spremeni velikost laserske grelne točke in stanje vpadanja žarka. Ena sama stopnja defokusiranja je prevelika, da bi povečali premer točke, zmanjšajte gostoto moči nad točko, tako da se zmanjša globina zlitja. Količina defokusiranja ne vpliva le na velikost premera točke na površini obdelovanca, temveč vpliva tudi na smer vpadanja žarka, način varjenja itd., s čimer ima večji vpliv na obliko zvara, bazen staline in križ - presečno območje.

Hitrost varjenja:Hitrost varjenja vpliva na vnos toplote na enoto časa. Če je hitrost varjenja prenizka, bo vnos toplote prevelik, kar bo povzročilo prežgan obdelovanec; če je hitrost varjenja prehitra, bo vnos toplote premajhen, kar bo povzročilo zvar obdelovanca. Pri določeni moči laserja povečajte hitrost varjenja, vnos toplote se zmanjša, globina zvara se zmanjša. Ustrezno zmanjšanje hitrosti varjenja lahko poveča globino taljenja, če pa je hitrost varjenja prenizka, se globina taljenja ne bo povečala, temveč bo povečala širina taline.

Zaščitni plin:Postopek laserskega varjenja pogosto uporablja inertne pline za zaščito staljenega bazena, ko nekateri materiali ne skrbijo za površinsko oksidacijo, zaščite ni mogoče upoštevati, vendar se za večino aplikacij pogosto uporabljajo helij, argon, dušik in drugi plini za zaščito, tako da obdelovanec v procesu varjenja pred oksidacijo. Druga vloga uporabe zaščitnih plinov je zaščita leče za fokusiranje pred kontaminacijo s kovinskimi hlapi in razprševanjem kapljic tekočine. Zlasti pri visoko zmogljivem laserskem varjenju, ker njegov izmet postane zelo močan, je v tem času zelo potrebna zaščita leče. Tretja vloga zaščitnega plina je razpršitev plazemske zaščite, ki nastane pri visokozmogljivem laserskem varjenju, kar je zelo učinkovito. Kovinska para absorbira laserski žarek in se ionizira v plazemski oblak, zaščitni plin okoli kovinske pare pa prav tako ionizira zaradi toplote. Če je prisotne preveč plazme, laserski žarek do neke mere porabi plazma. Plazma je prisotna na delovni površini kot drugi vir energije, zaradi česar je globina taljenja manjša in površina zvarnega bazena širša. Vpliv plazemskega oblaka na globino taline je najbolj izrazit v območju nizke hitrosti varjenja. Njegov učinek se zmanjša, ko se poveča hitrost varjenja.

Varilni materiali:Absorpcija laserskega žarka v materialu je odvisna od nekaterih pomembnih lastnosti materiala, kot so stopnja absorpcije, odbojnost, toplotna prevodnost, temperatura tališča, temperatura izhlapevanja itd., med katerimi je najpomembnejša stopnja absorpcije. Dejavniki, ki vplivajo na absorpcijo laserskega žarka v materialu, vključujejo dva vidika: prvič, koeficient električnega upora materiala, po merjenju stopnje absorpcije polirane površine materiala se ugotovi, da je stopnja absorpcije materiala sorazmerna s kvadratnim korenom iz koeficient električnega upora, ki se spreminja glede na temperaturo; drugič, površinsko stanje materiala (ali stopnja obdelave) ima pomembnejši učinek na stopnjo absorpcije žarka, kar bo pomembno vplivalo na učinek varjenja.