دستگاه های جوش لیزری

چگالی توان لیزر:چگالی توان لیزر به توان لیزر در واحد سطح اشاره دارد.
چگالی توان (W/c㎡)=4*انرژی پالس لیزر (J)/قطر نقطه (سانتی متر)²*عرض پالس(ها) قطر نقطه (میلی متر)=[فاصله کانونی فوکوس (میلی متر) /فاصله کانونی هد لیزر (میلی‌متر)]*قطر هسته فیبر نوری (میلی‌متر) 1 سانتی‌متر=10 میلی‌متر=10000میلیمتر

قدرت لیزر:جوشکاری لیزری در وجود آستانه چگالی انرژی لیزر 104-106W/cm²، زیر این مقدار، جذب فلز انرژی لیزر تنها می‌تواند باعث افزایش دمای سطح ماده شود، اما پس از اینکه مقدار، فاز جامد را بدون تغییر حفظ می‌کند. رسیدن یا فراتر از آن، عمق همجوشی به میزان قابل توجهی افزایش خواهد یافت. تنها زمانی که چگالی توان لیزر روی قطعه کار از مقدار آستانه (وابسته به مواد) فراتر رود، پلاسما تولید می‌شود که تثبیت عمق جوشکاری ذوبی را نشان می‌دهد. اگر توان لیزر به مقدار آستانه برسد، فقط ذوب سطحی روی قطعه کار اتفاق می‌افتد، یعنی جوشکاری در نوع هدایت حرارتی ثابت انجام می‌شود. هنگامی که چگالی توان لیزر در مجاورت 106 وات بر سانتی‌متر مربع است، که شرایط بحرانی برای تشکیل سوراخ‌های کوچک است، جوشکاری ذوب عمیق و رسانش گرما به طور متناوب انجام می‌شود و فرآیند جوشکاری ناپایدار می‌شود و منجر به نوسانات زیادی در دستگاه می‌شود. عمق نفوذ در جوشکاری ذوب عمیق لیزری، توان لیزر هم عمق نفوذ و هم سرعت جوش را کنترل می کند. عمق جوش ارتباط مستقیمی با چگالی توان پرتو دارد و تابعی از توان پرتو فرودی و نقطه کانونی پرتو است. به طور کلی، برای قطر معینی از پرتو لیزر، با افزایش قدرت پرتو، عمق نفوذ افزایش می‌یابد.

شکل موج پهنای پالس لیزر:به طور کلی، زمانی که لیزر شروع به عمل بر روی سطح مواد پردازش شده می کند، بازتابش بالا است و زمانی که دمای سطح ماده تا نقطه ذوب بالا می رود، بازتاب به سرعت کاهش می یابد. هنگامی که دمای سطح ماده در حالت ذوب است، بازتاب پذیری در یک مقدار مشخص تثبیت می شود. بنابراین هنگام جوشکاری مواد با انعکاس بالا، اگر یک موج مربعی پایدار باشد (انرژی مورد نیاز بسیار بیشتر از فولاد ضد زنگ است)، شروع مرحله بازتاب مس زیاد است، بیشتر نور منعکس می شود، مرحله دوم مس. درجه حرارت افزایش می یابد بازتاب کاهش می یابد، مس شروع به جذب انرژی کرد، اگر این زمان هنوز انرژی بسیار بالایی باشد، ممکن است دمای مس تا نقطه جوش گرم شود و در نتیجه ناپایداری جوش رخ دهد، بنابراین لازم است از یک قبل از اسپایک با کاهش آهسته در شکل موج.

عدم تمرکز کمیت:فوکوس فاصله از سطح جوش تا کوچکترین نقطه پرتو لیزر متمرکز در حین جوشکاری است. دو نوع عدم تمرکز وجود دارد: تمرکززدایی مثبت و عدم تمرکز منفی. همانطور که در شکل نشان داده شده است، سطح کانونی واقع در بالای قطعه کار دارای فوکوس زدایی مثبت است و بالعکس دارای فوکوس زدایی منفی است. تغییر میزان فوکوس زدایی می تواند اندازه نقطه گرمایش لیزر و شرایط برخورد پرتو را تغییر دهد. یک مقدار فوکوس‌زدایی منفرد برای بزرگ‌تر کردن قطر نقطه خیلی زیاد است، چگالی توان بالای نقطه را کاهش می‌دهد، به طوری که عمق همجوشی کاهش می‌یابد. میزان فوکوس نه تنها بر اندازه قطر لکه روی سطح قطعه کار تأثیر می گذارد، بلکه بر جهت برخورد تیر، حالت جوشکاری و غیره نیز تأثیر می گذارد و بنابراین تأثیر بیشتری بر شکل جوش، حوضچه مذاب و ضربدر دارد. -منطقه مقطعی

سرعت جوشکاری:سرعت جوش بر گرمای ورودی در واحد زمان تأثیر می گذارد. اگر سرعت جوش خیلی آهسته باشد، گرمای ورودی خیلی زیاد خواهد بود و در نتیجه قطعه کار می سوزد. اگر سرعت جوش خیلی سریع باشد، گرمای ورودی خیلی کم خواهد بود و در نتیجه قطعه کار جوش می‌خورد. تحت یک توان لیزر مشخص، سرعت جوش را افزایش دهید، حرارت ورودی کاهش می یابد، عمق جوش کاهش می یابد. کاهش مناسب سرعت جوش می تواند عمق همجوشی را افزایش دهد، اما اگر سرعت جوش خیلی کم باشد، عمق همجوشی افزایش نمی یابد، بلکه باعث افزایش عرض مذاب می شود.

گاز محافظ:در فرآیند جوشکاری لیزری اغلب از گازهای بی اثر برای محافظت از حوضچه مذاب استفاده می شود، زمانی که جوشکاری برخی از مواد به اکسیداسیون سطح اهمیت نمی دهد، نمی توان حفاظت را در نظر گرفت، اما برای بیشتر کاربردها اغلب از هلیوم، آرگون، نیتروژن و سایر گازها برای محافظت استفاده می شود. به طوری که قطعه کار در فرآیند جوشکاری از اکسیداسیون. نقش دوم استفاده از گازهای محافظ محافظت از لنز فوکوس کننده در برابر آلودگی بخار فلزی و پاشش قطرات مایع است. به خصوص در جوشکاری لیزری پرقدرت، چون خروجی آن بسیار قوی می شود، در این زمان محافظت از لنز بسیار ضروری است. نقش سوم گاز محافظ این است که از بین بردن محافظ پلاسمایی تولید شده توسط جوش لیزری با قدرت بالا بسیار موثر است. بخار فلز پرتو لیزر را جذب کرده و به صورت ابر پلاسما یونیزه می شود و گاز محافظ اطراف بخار فلز نیز در اثر گرما یونیزه می شود. اگر پلاسما بیش از حد وجود داشته باشد، اشعه لیزر تا حدی توسط پلاسما مصرف می شود. پلاسما به عنوان منبع دوم انرژی روی سطح کار وجود دارد و عمق همجوشی را کم‌تر و سطح حوضچه جوش را وسیع‌تر می‌کند. تأثیر ابر پلاسما بر عمق مذاب در ناحیه با سرعت جوش پایین بیشتر مشهود است. اثر آن با افزایش سرعت جوش کاهش می یابد.

مواد جوشکاری:جذب پرتو لیزر توسط ماده به برخی از خواص مهم مواد مانند سرعت جذب، بازتاب، هدایت حرارتی، دمای ذوب، دمای تبخیر و غیره بستگی دارد که از جمله مهم‌ترین آنها نرخ جذب است. عوامل مؤثر بر جذب ماده از پرتو لیزر شامل دو جنبه است: اول اینکه ضریب مقاومت الکتریکی ماده، پس از اندازه گیری میزان جذب سطح صیقلی ماده، مشخص می شود که میزان جذب ماده متناسب با ریشه دوم است. ضریب مقاومت الکتریکی، که با دما متفاوت است. ثانیاً وضعیت سطح ماده (یا درجه پرداخت) تأثیر مهمتری بر میزان جذب تیر دارد که تأثیر قابل توجهی بر اثر جوش خواهد داشت.