Proces laserového svařování – parametry
Laserový svařovací systém se skládá z laseru, přenosové optické vlákna, kolimující fokuzující hlavy nebo galvanometru atd. Světlo z optického vlákna je rozptylové a musí být pomocí kolimující čočky upraveno na rovnoběžné světlo, které je následně zaostřeno fokuzující čočkou (efekt lupy). Klíčové parametry při ladění laserového procesu zahrnují: výkon, rychlost, množství defokusace a ochranný plyn.
Obecně řečeno je před určením parametrů obrobku nejprve nutné stanovit rychlost zpracování. To vyžaduje komunikaci se zákazníkem, aby byla rychlost určena na základě jeho požadavků. Například pokud existují požadavky na dobu výrobního cyklu a výstup, přibližnou rychlost lze určit zpětným výpočtem. Na základě tohoto pak lze provést úpravy procesu.
Obecně platí, že nadměrná rychlost vede k V-způsobné charakteristice, jak je znázorněno na obrázku.
Výkon: Toto označuje výkon laserového svařování, který je obvykle nastavován prostřednictvím průběhu vlny. Laserové svařování je proces přeměny energie zahrnující vstup tepla a jeho absorpci. Řízení průběhu vlny a výkonu proto vyžaduje rozsáhlé zkušenosti. Různé materiály, tloušťky, typy sváru a zařízení se všechny liší. Pro dosažení optimálního výkonu je nutné věnovat zvláštní pozornost energii; změny průběhu vlny ovlivňují změnu jednotkové energie. Toto nastavení je obvykle součástí softwaru, které lze sledovat za účelem shromažďování poznatků o tom, jak různé materiály ovlivňují změny energie. Ovládání trhlin je obecně náročnější na zkušenosti. Metalografické charakteristiky odpovídající výkonu při svařování rovného švu jsou hloubka a šířka sváru. Pokud jsou hloubka a šířka sváru příliš malé, zvyšte energii; pokud jsou příliš velké, snižte energii.
Různé úrovně výkonu přímo ovlivňují hloubku tavení, jak je znázorněno na obrázku, který představuje metalografický snímek hloubky tavení při různých úrovních energie.
Nedostatečná energie často vede k částečným nebo neúplným svarům, jak je znázorněno na obrázku. Taví se pouze tenká povrchová vrstva s velmi malou pronikavostí, což ztěžuje splnění požadavků technologického procesu.
Defokusace: Za prvé není měrná energie laserového paprsku na každé pozici stejná. Nejvyšší koncentrace energie nastává v ohnisku, kde je průměr paprsku nejmenší (menší plocha působení laseru, více soustředěná energie). Proto mají všechny úpravy parametrů smysl pouze poté, co je určeno ohnisko. Určení ohniska je proto klíčovým a technicky náročným úkolem.
Ochranný plyn: Existuje mnoho druhů ochranných plynů. V průmyslových výrobních linkách se obvykle k omezení nákladů používá dusík, zatímco v laboratořích je hlavním používaným plynem argon. Používají se také helium a jiné inertní plyny. Obecně se tyto dva plyny často uplatňují ve zvláštních případech. Protože laserové svařování je proces vysokoteplotní a prudké reakce, kov taje a odpařuje se. Při vysokých teplotách je kov extrémně reaktivní a při kontaktu s kyslíkem dojde k prudké reakci, která způsobí výrazné rozstřikování a drsný, nerovnoměrný povrch svaru. Ochranný plyn se proto používá k vytvoření prostředí bez kyslíku v malé oblasti (v blízkosti taveniny), aby se zabránilo prudkým oxidačním reakcím, jež by způsobily špatný svar a drsný vnější povrch.
Pokud je ochranný plyn příliš intenzivní, odvěje roztavenou lázeň; pokud je příliš slabý, nebude schopen účinně chránit roztavenou lázeň před kyslíkem. Je třeba ho pružně upravit podle konkrétních pracovních podmínek na místě.
