Процес на лазерно заваряване – параметри
Системата за лазерно заваряване се състои от лазер, предавателно оптично влакно, колимиращо-фокусираща глава или галванометър и др. Светлината от оптичното влакно е разхождаща се и трябва да бъде колимирана в успоредни лъчи чрез колимираща леща, а след това да бъде фокусирана чрез фокусираща леща (ефект на увеличително стъкло). Основните параметри по време на настройка на лазерния процес включват: мощност, скорост, степен на дефокусиране и защитен газ.
Обикновено, преди да се определят параметрите за дадена заготовка, първо трябва да се определи скоростта на обработката. Това изисква комуникация с клиента, за да се установи скоростта въз основа на неговите изисквания. Например, ако има изисквания към времето за производствен цикъл и изходната мощност, приблизителната скорост може да се определи чрез обратно изчисление. След това могат да се направят корекции в процеса въз основа на тази скорост.
Обикновено прекалено високата скорост води до V-образна характеристика, както е показано на изображението.
Мощност: Това се отнася до мощността на лазерното заваряване, която обикновено се задава чрез форма на вълната. Лазерното заваряване е процес на преобразуване на енергия, при който се осъществява подаване и абсорбция на топлина. Следователно контролирането на формата на вълната и мощността изисква значителен опит. Тези параметри се различават в зависимост от материала, дебелината му, типа заваръчна шевна линия и използваното оборудване. За постигане на оптимални резултати е необходимо да се обърне особено внимание на енергията; промените във формата на вълната влияят върху промяната на единичната енергия. Този параметър обикновено е включен в софтуера и може да се следи, за да се натрупа опит относно това как различните материали влияят върху промените в енергията. Контролът на пукнатините обикновено изисква още по-голям практически опит. Металографските характеристики, свързани с мощността при заваряване по права шевна линия, са дълбочината и широчината на заваръчния шев. Ако дълбочината и широчината на заваръчния шев са твърде малки, е необходимо да се увеличи енергията; ако са твърде големи — енергията трябва да се намали.
Различните нива на мощност директно влияят върху дълбочината на топене, както е показано на фигурата, която представлява металографска диаграма на дълбочината на топене при различни нива на енергия.
Недостатъчната енергия често води до частични или непълни заварки, както е показано на изображението. Топи се само леко повърхностно слойче, а проникването е много плитко, което затруднява изпълнението на технологичните изисквания.
Дефокусиране: Първо, единичната енергия на лазерния лъч не е еднаква във всяка точка. Енергията е най-концентрирана във фокусната точка, където размерът на петното е минимален (по-малка област на действие на лазера, по-концентрирана енергия). Следователно всички корекции на параметрите имат смисъл само след определяне на фокусната точка. Намирането на фокусната точка е следователно от решаващо значение и технически сложна задача.
Защитен газ: Съществуват много видове защитни газове. В промишлените производствени линии обикновено се използва азот, за да се контролират разходите, докато в лабораториите основно се използва аргон. Също така се използват хелий и други инертни газове. Обикновено тези два газа се прилагат в специални ситуации. Тъй като лазерното заваряване е процес с висока температура и бурна реакция, метала се стопява и изпарява. При високи температури метала е изключително активен и веднага щом влезе в контакт с кислород, протича бурна реакция, която води до значително разпръскване и неравна, шерава повърхност на заварката. Затова защитният газ се използва, за да се създаде безкислородна среда в малка област (в непосредствена близост до течната вана), за да се предотвратят бурните оксидационни реакции, които биха довели до лоши заварки и шерава външна повърхност.
Ако защитният газ е твърде голям, той ще отнесе разтопената вана; ако е твърде малък, няма да може ефективно да предпазва разтопената вана от кислорода. Той трябва да се регулира гъвкаво според работните условия на мястото.
