Lazerinio suvirinimo procesas – parametrai
Lazerio suvirinimo sistema susideda iš lazerio, perdavimo šviesos pluošto, kolimacinio-fokusuojančio galvos arba galvanometro ir kt. Šviesos pluošto šviesa yra išsisklaidanti ir turi būti sukolimuota į lygiagrečią šviesą naudojant kolimacinę lęšį, o vėliau – sufokusuota fokusuojančia lęšimi (didinimo stiklo efektas). Pagrindiniai parametrai, kurie nustatomi derinant lazerio procesą: galia, greitis, defokusavimo kiekis ir apsauginis dujų srautas.
Bendrai tariant, nustatant detalių apdorojimo parametrus, pirmiausia reikia nustatyti apdorojimo greitį. Tam reikia susisiekti su klientu ir remiantis jo poreikiais nustatyti greitį. Pavyzdžiui, jei yra reikalavimų gamybos ciklo trukmei ir gamybos našumui, apytikslis greitis gali būti nustatomas atvirkštine analize. Tada remiantis šiuo greičiu galima atlikti technologinio proceso koregavimą.
Bendrai per didelis greitis sukelia V formos charakteristiką, kaip parodyta paveikslėlyje.
Galios: Tai reiškia lazerinio suvirinimo galios, kuri paprastai nustatoma per bangos formą. Lazerinis suvirinimas yra energijos konvertavimo procesas, susijęs su šilumos įvedimu ir absorbcija. Todėl bangos formos ir galios valdymas reikalauja išsamios patirties. Skirtingi medžiagų tipai, storis, suvirinimo rūšys ir įranga visi skiriasi. Norint pasiekti optimalų našumą, reikia atidžiai stebėti energiją; bangos formos pokyčiai veikia vienetinės energijos pokyčius. Programinė įranga paprastai apima šį nustatymą, kurį galima stebėti, kad būtų kaupiamos žinios apie tai, kaip skirtingos medžiagos veikia energijos pokyčius. Įtrūkimų kontrolė paprastai reikalauja daugiau patirties. Tiesiosios siūlės suvirinime galiai atitinkančios metalografinės charakteristikos yra suvirinimo gylis ir suvirinimo plotis. Jei suvirinimo gylis ir plotis per maži, reikia padidinti energiją; jei per dideli – sumažinti energiją.
Skirtingi galios lygiai tiesiogiai veikia lydymo gylį, kaip parodyta paveikslėlyje – tai metalografinė diagrama, vaizduojanti lydymo gylį skirtingais energijos lygiais.
Nepakankama energija dažnai sukelia dalinius arba nepilnus suvirinimus, kaip parodyta paveikslėlyje. Lydosi tik švelni paviršiaus sluoksnio dalis, o įsiskverbimas yra labai mažas, todėl sunku atitikti technologines reikalavimus.
Defokusavimas: pirma, lazerio spindulio vienetinė energija kiekviename taške nėra vienoda. Energija labiausiai susikaupia fokuso taške, kur spindulys turi mažiausią skersmenį (mažesnė lazerio veiksmo zona, labiau susikoncentruota energija). Todėl visi parametrų reguliavimai turi prasmę tik po to, kai nustatytas fokuso taškas. Taigi fokuso taško radimas yra itin svarbus ir techniškai sudėtingas uždavinys.
Apsaugos dujos: Yra daug apsaugos dujų rūšių. Pramonės gamybos linijose dažniausiai naudojamas azotas, kad būtų kontroliuojamos sąnaudos, o laboratorijose pagrindinėmis dujomis yra argonas. Taip pat naudojami helis ir kitos inertinės dujos. Paprastai šios dvi dujos dažniausiai naudojamos ypatingomis aplinkybėmis. Kadangi lazerinė suvirinimo technologija yra aukštos temperatūros ir smarkaus reakcijos procesas, metalas lydosi ir garuoja. Aukštoje temperatūroje metalas yra itin aktyvus, o susidūręs su deguonimi, vyksta smarki reakcija, kuri sukelia didelį iššaukiamų lašų kiekį bei nelygią ir grublią suvirintos siūlės paviršių. Todėl apsaugos dujos naudojamos tam, kad mažoje srityje (artėjant prie lydymo baseino) būtų sukurtas be deguonies aplinkos sluoksnis, kuris užkirstų kelią smarkioms oksidacijos reakcijoms, kurios sukelia prastą suvirinimą ir grublią išorinį paviršių.
Jei apsauginis dujų srautas per didelis, jis išpučia lydymo baseiną; jei per mažas – negali veiksmingai apsaugoti lydymo baseino nuo deguonies. Jį reikia lankstiai reguliuoti atsižvelgiant į vietos darbo sąlygas.
