Proces laserového zvárania – parametre
Systém laserového zvárania pozostáva z lasera, prenosového optického vlákna, kolineárnej zameriavacej hlavy alebo galvanometra atď. Svetlo z optického vlákna je rozptyľované a musí byť kolinearizované do rovnobežného svetla pomocou kolinearizačnej šošovky a následne zamerané pomocou zameriavacej šošovky (efekt zväčšovacieho skla). Kľúčové parametre pri ladení laserového procesu zahŕňajú: výkon, rýchlosť, množstvo defokusovania a ochranný plyn.
Všeobecne povedané, pred určením parametrov pre polotovar je potrebné najskôr určiť rýchlosť spracovania. To vyžaduje komunikáciu s klientom, aby sa rýchlosť určila na základe ich požiadaviek. Napríklad ak existujú požiadavky na čas výrobného cyklu a výstup, približnú rýchlosť možno určiť spätným výpočtom. Následne sa na základe tohto môžu vykonať úpravy procesu.
Všeobecne platí, že nadmerná rýchlosť viedie k V-tvarovej charakteristike, ako je znázornené na obrázku.
Výkon: Toto sa vzťahuje na výkon laserového zvárania, ktorý sa zvyčajne nastavuje prostredníctvom vlnového tvaru. Laserové zváranie je proces premeny energie, pri ktorom dochádza k vstupu tepla a jeho absorpcii. Preto na riadenie vlnového tvaru a výkonu je potrebné rozsiahle skúsenosti. Rôzne materiály, ich hrúbky, typy zvarov a zariadenia sa všetky líšia. Aby sa dosiahlo optimálny výkon, je potrebné venovať veľkú pozornosť energii; zmeny vlnového tvaru ovplyvňujú zmenu jednotkovej energie. Softvér zvyčajne obsahuje toto nastavenie, ktoré možno sledovať a tak postupne získať poznatky o tom, ako rôzne materiály ovplyvňujú zmenu energie. Kontrola trhlin je zvyčajne náročnejšia z hľadiska skúseností. Metalografické charakteristiky zodpovedajúce výkonu pri zváraní priamych švíkov sú hĺbka a šírka zvaru. Ak sú hĺbka a šírka zvaru príliš malé, zvýšte energiu; ak sú príliš veľké, znížte energiu.
Rôzne úrovne výkonu priamo ovplyvňujú hĺbku tavenia, ako je znázornené na obrázku, ktorý predstavuje metalografický diagram hĺbky tavenia pri rôznych úrovniach energie.
Nedostatočná energia často vedie k čiastočným alebo neúplným zváraným spojom, ako je znázornené na obrázku. Taví sa len mierne povrchová vrstva s veľmi malou hĺbkou prieniku, čo zvyšuje náročnosť splnenia požiadaviek technologického procesu.
Defokusovanie: Po prvé, jednotková energia laserového lúča nie je na každom mieste rovnaká. Energia je najviac skoncentrovaná v ohnisku, kde má lúč najmenší priemer (menšia plocha pôsobenia laseru, viac skoncentrovaná energia). Preto majú všetky úpravy parametrov zmysel až po určení ohniska. Nájdenie ohniska je preto kľúčovou a technicky náročnou úlohou.
Ochranný plyn: Existuje mnoho typov ochranných plynov. V priemyselných výrobných linkách sa na kontrolu nákladov zvyčajne používa dusík, zatiaľ čo v laboratóriách je hlavným používaným plynom argón. Používajú sa tiež hélium a iné inertné plyny. Vo všeobecnosti sa tieto dva plyny bežne používajú v špeciálnych situáciách. Keďže laserové zváranie je proces vysokoteplotnej a intenzívnej reakcie, kov sa topí a odparuje. Pri vysokých teplotách je kov extrémne reaktívny a ak sa raz stretne s kyslíkom, vznikne intenzívna reakcia, ktorá spôsobí veľké množstvo rozstrekov a drsný, nerovný povrch zvaru. Preto sa ochranný plyn používa na vytvorenie prostredia bez kyslíka v malom priestore (v blízkosti taviacej sa lázne), aby sa zabránilo intenzívnym oxidačným reakciám, ktoré by spôsobili zlé zvary a drsný vonkajší povrch.
Ak je ochranný plyn príliš veľký, odvieti roztavenú lázovú kaluž; ak je príliš malý, nebude schopný účinne chrániť roztavenú lázovú kaluž pred kyslíkom. Je potrebné ho flexibilne upraviť podľa miestnych pracovných podmienok.
