Laser svejseproces – parametre
Et lasersvejsesystem består af en laser, transmissionsoptisk fiber, en kollimerende/fokuserende hovedenhed eller en galvanometer osv. Lyset fra den optiske fiber er divergerende og skal kollimeres til parallelt lys ved hjælp af et kollimeringslins, og derefter fokuseres ved hjælp af et fokuseringslins (forstørrelsesglas-effekt). Nøgleparametre under indstilling af lasersvejsprocessen omfatter: effekt, hastighed, defokusmængde og beskyttelsesgas.
Generelt set skal bearbejdelseshastigheden fastlægges først, inden parametrene for et arbejdsemne bestemmes. Dette kræver kommunikation med kunden for at fastlægge hastigheden ud fra deres behov. For eksempel kan den omtrentlige hastighed fastlægges ved at regne baglæns, hvis der er krav til produktionscykeltid og output. Derefter kan procesjusteringer foretages på grundlag heraf.
Generelt vil for høj hastighed resultere i en V-formet karakteristik som vist på billedet.
Effekt: Dette henviser til effekten ved laser svejsning, som normalt indstilles via bølgeform. Laser svejsning er en energiomdannelsesproces, der involverer varmetilførsel og -absorption. Derfor kræver kontrol af bølgeform og effekt omfattende erfaring. Forskellige materialer, tykkelsesforhold, svejsetyper og udstyr vil alle variere. For at opnå optimal ydeevne skal der lægges stor vægt på energien; ændringer i bølgeformen påvirker ændringen i enhedsenergien. Softwaren indeholder normalt denne indstilling, som kan overvåges for at opsamle viden om, hvordan forskellige materialer påvirker energiændringerne. Kontrol af revner er generelt mere erfaringskrævende. De metallografiske egenskaber, der svarer til effekten ved lige søm-svejsning, er svejsedybden og svejsbredden. Hvis svejsedybden og -bredden er for små, skal energien øges; hvis de er for store, skal energien nedsættes.
Forskellige effektniveauer påvirker direkte smelte dybden, som vist på figuren, der er en metallografisk tegning af smelte dybden ved forskellige energiniveauer.
Utilstrækkelig energi resulterer ofte i delvise svejsninger eller ufuldstændige svejsninger, som vist på billedet. Kun et let overfladelag smelter, med en meget lav gennemtrængning, hvilket gør det svært at opfylde proceskravene.
Defokusering: For det første er enhedsenergien i laserstrålen ikke ensartet på alle positioner. Energien er mest koncentreret i brændpunktet, hvilket resulterer i den mindste prikstørrelse (mindre laserpåvirkningsområde, mere koncentreret energi). Derfor er alle parameterjusteringer kun meningsfulde, når brændpunktet er bestemt. At finde brændpunktet er derfor afgørende og en teknisk krævende opgave.
Beskyttelsesgas: Der findes mange typer beskyttelsesgasser. I industrielle produktionslinjer bruges nitrogen normalt for at kontrollere omkostningerne, mens argon er den primære gas, der anvendes i laboratorier. Helium og andre inerte gasser bruges også. Generelt set anvendes disse to gasser typisk i særlige situationer. Da laser svejsning er en højtemperatur- og voldsom reaktionsproces, smelter og fordampes metallet. Metallet er ekstremt reaktivt ved høje temperaturer, og så snart det kommer i kontakt med ilt, vil der opstå en voldsom reaktion, hvilket resulterer i stor sprøjtning og en ru samt ujævn svejseoverflade. Derfor bruges beskyttelsesgas til at skabe en iltfri miljø i et lille område (i nærheden af smeltebadet), så voldsomme oxidationreaktioner, der ville føre til dårlig svejsning og en ru ydre overflade, undgås.
Hvis beskyttelsesgassen er for stor, vil den blæse smeltedammen væk; hvis den er for lille, vil den ikke kunne beskytte smeltedammen effektivt mod ilt. Den skal justeres fleksibelt i henhold til de lokale arbejdsvilkår.
