Laseritekniikka

Laserhitsausjärjestelmä koostuu laserista, siirtokuituoptiikasta, kollimoiva- ja fokusoivasta päästä tai galvanometrista jne. Kuituoptiikasta tuleva valo on hajaantunutta ja sen täytyy kollimoida kollimoilinssillä yhdensuuntaiseksi valoksi, jonka jälkeen se fokusoituu fokusoilinssillä (suurennuslasieffekti). Tärkeitä parametrejä laserprosessin virheenkorjauksen aikana ovat: teho, nopeus, defokusointimäärä ja suojakaasu.

Yleisesti ottaen ennen työkappaleen parametrien määrittämistä on ensin määritettävä käsittelynopeus. Tämä edellyttää asiakkaan kanssa käytävää keskustelua, jotta nopeus voidaan määrittää heidän tarpeidensa perusteella. Esimerkiksi jos on asetettu vaatimuksia tuotantokierroksen kestolle ja tuotantotilavuudelle, likimääräinen nopeus voidaan määrittää työskentelemällä takaperin. Tämän jälkeen prosessia voidaan säätää tämän perusteella.

Yleensä liian suuri nopeus johtaa V-maiseen ominaiskäyrään, kuten kuvassa esitetään.

Teho: Tämä viittaa laserhitsaustehoon, joka yleensä asetetaan aaltomuodon avulla. Laserhitsaus on energianmuuntoprosessi, jossa lämpöä syötetään ja sitä absorboituu. Siksi aaltomuodon ja tehon säätäminen vaatii laajaa kokemusta. Eri materiaalit, paksuudet, hitsaustyypit ja laitteet vaihtelevat kaikki toisistaan. Optimaalisen suorituskyvyn saavuttamiseksi on kiinnitettävä tiukkaa huomiota energiatasoon; aaltomuodon muutokset vaikuttavat yksikköenergian muutoksiin. Ohjelmistot sisältävät yleensä tämän asetuksen, jota voidaan seurata ja jonka avulla voidaan koota tietoa siitä, miten eri materiaalit vaikuttavat energiamuutoksiin. Halkeamien hallinta on yleensä kokemuksesta riippuvaisempaa. Suorassa saumahitsauksessa tehoon liittyvät metallurgiset ominaisuudet ovat hitsaussyvyys ja hitsaustiiviste. Jos hitsaussyvyys ja -tiiviste ovat liian pieniä, energiaa on lisättävä; jos ne ovat liian suuria, energiaa on vähennettävä.

Eri tehotasot vaikuttavat suoraan sulamissyvyyteen, kuten kuvasta näkyy; kyseessä on metallurginen kuvaus sulamissyvyydestä eri energiatasoilla.

Riittämätön energia johtaa usein osittaisiin tai epätäydellisiin hitsauksiin, kuten kuvasta ilmenee. Ainoastaan pinnan pieni kerros sulaa, ja läpimurto on hyvin pintasyvä, mikä tekee siitä vaikean täyttää prosessivaatimuksia.

Defokusointi: Ensinnäkin laser­säteen yksikköenergia ei ole tasainen kaikissa paikoissa. Energia on tiukimmillaan polttopisteessä, jolloin pistekoko on pienin (pienempi laserin vaikutusalue, tiukemmin keskitetty energia). Siksi kaikki parametrien säädöt ovat merkityksellisiä vasta kun polttopiste on määritetty. Polttopisteen löytäminen on siis ratkaisevan tärkeää ja teknisesti vaativaa tehtävää.

Suojakaasu: On olemassa monia eri tyyppejä suojakaasuja. Teollisissa tuotantolinjoissa typpeä käytetään yleensä kustannusten hallintaan, kun taas argonia käytetään pääasiassa laboratorioissa. Myös heliumia ja muita jalokaasuja käytetään. Yleensä näitä kahta käytetään usein erityistilanteissa. Koska lasersulatus on korkean lämpötilan ja voimakas reaktioprosessi, metalli sulaa ja haihtuu. Metalli on erittäin reaktiivinen korkeassa lämpötilassa, ja kun se kohtaa hapesta, syntyy voimakas reaktio, joka aiheuttaa runsaasti sulkupartikkeleita ja karkean sekä epätasaisen hitsauspinnan. Siksi suojakaasua käytetään luomaan hapeton ympäristö pienelle alueelle (sulamispoolon läheisyydessä), jotta estetään voimakkaita hapettumisreaktioita, jotka johtaisivat huonolaatuisiin hitsauksiin ja karkeaan ulkopintaan.

Jos suojakaasu on liian voimakas, se puhaltaa sulan kylvyn pois; jos se on liian heikko, se ei pysty suojaamaan tehokkaasti sulaa kylvyyttä hapesta. Sen tulee säätää joustavasti paikan päällä vallitsevien työolosuhteiden mukaan.