با محبوبیت جوشکار لیزری دستی در صنعت، مردم مایلند در مورد جوشکاری لیزر بیشتر بدانند. در این مقاله دو حالت مختلف جوشکاری لیزر و عواملی که بر اثربخشی جوشکاری لیزر تاثیر دارند، توضیح داده شده است.
جوشکاری لیزری را می توان با پرتو لیزر پیوسته یا پالسی انجام داد و بر اساس اصل جوشکاری لیزر می توان آن را به عنوان جوشکاری انتقال حرارت یا جوشکاری همجوشی عمیق لیزری طبقه بندی کرد. در ادامه این دو حالت جوش لیزری توضیح داده شده است.
جوشکاری هدایت حرارتی
جوشکاری هدایت حرارتی شامل انتشار گرما به قطعه کار با انتقال حرارت است. قطعه کار ذوب می شود و با کنترل پارامترهای لیزر مانند عرض، انرژی، اوج قدرت و فرکانس تکرار پالس لیزر، یک حوضچه مذاب خاص تشکیل می شود. این حالت جوش لیزری پدیده ذوب را فقط در سطح جوش ایجاد می کند، داخل قطعه کار کاملاً ذوب نمی شود و اساساً تبخیر ایجاد نمی شود. عمق مذاب کم و سرعت جوش آهسته بعد از جوشکاری بیشتر برای جوشکاری مواد فلزی جدار نازک با سرعت کم استفاده می شود.
جوشکاری فیوژن عمیق لیزری
جوشکاری همجوشی عمیق لیزری نه تنها به طور کامل به مواد نفوذ می کند، بلکه مواد را تبخیر می کند و مقدار زیادی پلاسما را تشکیل می دهد. به دلیل حرارت زیاد، یک سوراخ کلید در جلوی حوضچه مذاب ظاهر می شود. جوشکاری فیوژن عمیق به دلیل انرژی ورودی بالا، سرعت جوشکاری بالا و نسبت عمق به عرض زیاد، پرکاربردترین حالت جوشکاری لیزری است. دستگاه های جوش لیزری برای جوش دنده ای و جوشکاری ورق متالورژی عمدتاً شامل جوشکاری همجوشی عمیق لیزری است.
پارامترهای مختلف فرآیند اثرات متفاوتی بر اثر جوش لیزری دارند. سه عاملی که بر اثر جوش لیزری تاثیر دارند در اینجا توضیح داده شده است.
قدرت لیزر
یک آستانه چگالی انرژی لیزر در جوشکاری لیزری وجود دارد که عمق مذاب کمتر از آن کم است و زمانی که این مقدار به آن رسید یا از آن فراتر رفت، عمق مذاب به طور قابل توجهی افزایش مییابد. تنها زمانی که چگالی توان لیزر روی قطعه کار از مقدار آستانه (وابسته به مواد) فراتر رود، پلاسما تولید میشود که نشاندهنده تثبیت جوشکاری فیوژن عمیق است.
اگر توان لیزر زیر این آستانه باشد، تنها ذوب سطحی قطعه کار رخ می دهد، یعنی جوشکاری در نوع انتقال حرارت پایدار انجام می شود. و هنگامی که چگالی توان لیزر نزدیک به شرایط بحرانی برای تشکیل حفره های کوچک است، جوشکاری ذوب عمیق و جوش رسانایی متناوب می شوند و به فرآیندهای جوشکاری ناپایدار تبدیل می شوند که منجر به نوسانات زیادی در عمق مذاب می شود. هنگام جوشکاری همجوشی عمیق لیزر، توان لیزر هم عمق نفوذ و هم سرعت جوش را کنترل می کند. به طور کلی، برای یک پرتو لیزر با قطر معین، با افزایش قدرت پرتو، عمق مذاب افزایش مییابد.
سرعت جوش
سرعت جوش تاثیر زیادی بر عمق مذاب دارد. افزایش سرعت جوش، عمق مذاب را کمتر میکند، اما سرعت بسیار کم منجر به ذوب بیش از حد مواد و جوشکاری از طریق قطعه کار میشود. بنابراین، برای یک قدرت لیزر معین و یک ضخامت معین از یک ماده خاص باید محدوده سرعت جوشکاری مناسبی داشته باشد و در آن مقدار سرعت مربوطه را بتوان در زمانی که حداکثر عمق مذاب بدست آورد.
گاز محافظ
در فرآیند جوشکاری لیزری اغلب از گازهای بی اثر برای محافظت از حوضچه مذاب استفاده می شود، که در صورت جوش دادن مواد خاصی بدون توجه به اکسیداسیون سطح، می توان از گازهای بی اثر استفاده کرد، اما برای اکثر کاربردها اغلب از هلیوم، آرگون و نیتروژن برای محافظت از قطعه کار در برابر اکسیداسیون در طول جوشکاری استفاده می شود. روند.
هلیوم به راحتی یونیزه نمی شود و به لیزر اجازه عبور می دهد و انرژی پرتو بدون مانع به سطح قطعه کار می رسد. این موثرترین گاز محافظ مورد استفاده در جوشکاری لیزری است، اما گرانتر است. آرگون ارزان تر و متراکم تر است، بنابراین بهتر محافظت می کند. با این حال، حساس به یونیزاسیون پلاسمای فلزی در دمای بالا است و در نتیجه بخشی از پرتو را از رسیدن به قطعه کار محافظت می کند و قدرت موثر لیزر برای جوشکاری را کاهش می دهد و همچنین سرعت جوش و عمق مذاب را مختل می کند. نیتروژن ارزان ترین نوع گاز محافظ است، اما برای انواع خاصی از جوشکاری فولاد ضد زنگ مناسب نیست. این عمدتا به دلیل مشکلات متالورژیکی مانند جذب است که گاهی اوقات باعث ایجاد تخلخل در ناحیه لپ می شود.
دومین عملکرد استفاده از گاز محافظ محافظت از لنز فوکوس داخل تفنگ جوش لیزری در برابر آلودگی بخار فلز و پاشش قطرات مذاب مایع است. این امر به ویژه در جوشکاری لیزری با توان بالا، که در آن اجکت بسیار قوی می شود، ضروری است. سومین عملکرد گاز محافظ، پراکندگی محافظ پلاسمایی تولید شده توسط جوش لیزری با توان بالا است.
