Proces spawania laserowego – parametry
System spawania laserowego składa się z lasera, przewodu światłowodowego, głowicy kolimującej i skupiającej lub galwanometru itp. Światło z przewodu światłowodowego jest rozbieżne i musi zostać skolimowane do światła równoległego za pomocą soczewki kolimującej, a następnie skupione przez soczewkę skupiającą (efekt lupy). Kluczowe parametry podczas uruchamiania procesu laserowego to: moc, prędkość, wielkość defokusu oraz gaz osłonowy.
Ogólnie rzecz biorąc, zanim określi się parametry dla przedmiotu obrabianego, należy najpierw określić prędkość obróbki. Wymaga to konsultacji z klientem w celu ustalenia prędkości na podstawie jego potrzeb. Na przykład, jeśli istnieją wymagania dotyczące czasu cyklu produkcji i wydajności, przybliżoną prędkość można określić metodą obliczeń odwrotnych. Następnie na jej podstawie można dokonać odpowiednich korekt procesu.
Ogólnie rzecz biorąc, nadmierna prędkość powoduje charakterystykę w kształcie litery V, jak pokazano na obrazku.
Moc: Odnosi się do mocy spawania laserowego, zwykle ustawianej za pośrednictwem kształtu fali. Spawanie laserowe to proces przekształcania energii obejmujący wprowadzanie ciepła i jego pochłanianie. Dlatego kontrola kształtu fali i mocy wymaga dużej wiedzy praktycznej. Wartości te różnią się w zależności od rodzaju materiału, jego grubości, typu spawania oraz użytego sprzętu. Aby osiągnąć optymalne wyniki, należy zwrócić szczególną uwagę na energię; zmiany kształtu fali wpływają na zmianę energii przypadającej na jednostkę. Oprogramowanie zwykle zawiera tę opcję ustawień, którą można monitorować, aby gromadzić wiedzę na temat wpływu różnych materiałów na zmiany energii. Kontrola powstawania pęknięć jest zazwyczaj szczególnie zależna od doświadczenia. Charakterystyki metalograficzne odpowiadające mocy przy spawaniu szwów prostych to głębokość i szerokość spoiny. Jeśli głębokość i szerokość spoiny są zbyt małe, należy zwiększyć energię; jeśli są zbyt duże – należy ją zmniejszyć.
Różne poziomy mocy bezpośrednio wpływają na głębokość stopienia, jak pokazano na rysunku, który jest diagramem metalograficznym głębokości stopienia przy różnych poziomach energii.
Niewystarczająca energia często prowadzi do spoin częściowych lub niepełnych spoin, jak pokazano na obrazie. Topi się jedynie cienka warstwa powierzchniowa, a wnikanie jest bardzo płytkie, co utrudnia spełnienie wymagań procesowych.
Defokalizacja: Po pierwsze, gęstość energii wiązki laserowej nie jest jednorodna w każdym punkcie. Energia jest najbardziej skoncentrowana w punkcie ogniskowym, co powoduje najmniejszy rozmiar plamki (mniejszy obszar działania lasera, bardziej skoncentrowana energia). Dlatego wszystkie korekty parametrów mają sens tylko po ustaleniu punktu ogniskowego. Znalezienie punktu ogniskowego jest zatem kluczowe i zadaniem technicznie wymagającym.
Gaz osłonowy: Istnieje wiele rodzajów gazów osłonowych. W liniach produkcyjnych przemysłowych do ograniczania kosztów stosuje się zazwyczaj azot, podczas gdy w laboratoriach głównym gazem stosowanym jest argon. Używane są również hel i inne gazy szlachetne. Ogólnie rzecz biorąc, te dwa gazy stosuje się najczęściej w sytuacjach specjalnych. Ponieważ spawanie laserowe to proces wysokotemperaturowy i intensywny, metal topi się i paruje. W temperaturze wysokiej metal staje się bardzo aktywny, a po wejściu w kontakt z tlenem ulega gwałtownej reakcji, co powoduje znaczne rozpryskiwanie oraz powstanie chropowatej i nieregularnej powierzchni spoiny. Dlatego też gaz osłonowy służy do stworzenia środowiska pozbawionego tlenu w niewielkiej strefie (w pobliżu basenu ciekłego metalu), aby zapobiec gwałtownym reakcjom utleniającym, które prowadzą do niskiej jakości spoiny oraz chropowatej zewnętrznej powierzchni.
Jeśli gaz ochronny jest zbyt intensywny, wdmucha on roztopioną kałużę; jeśli jest zbyt słaby, nie będzie skutecznie chronił roztopionej kałuży przed tlenem. Należy go dostosować elastycznie w zależności od warunków pracy na miejscu.
