Postopek laserskega varjenja – parametri
Sistem za lasersko varjenje sestavljajo laser, prenosno optično vlakno, kolimacijsko-fokusirna glava ali galvanometer itd. Svetloba iz optičnega vlakna je razhajajoča in jo je treba s kolimacijsko lečo spremeniti v vzporedno svetlobo, nato pa jo z fokusirno lečo (učinek povečevalne steklenice) osredotočiti. Ključni parametri med nastavitvijo laserskega postopka so: moč, hitrost, količina defokusiranja in zaščitni plin.
Splošno rečeno je pred določitvijo parametrov za delovni kos najprej treba določiti obdelovalno hitrost. To zahteva komunikacijo s strankami, da se hitrost določi na podlagi njihovih potreb. Na primer, če obstajajo zahteve glede časa proizvodnega cikla in izhodne količine, se približna hitrost lahko določi z obratnim računanjem. Nato se na podlagi te hitrosti izvedejo ustrezne prilagoditve postopka.
Splošno velja, da prevelika hitrost povzroči V-obrazno karakteristiko, kot je prikazano na sliki.
Moč: To se nanaša na moč laserskega varjenja, ki je običajno nastavljena prek valovne oblike. Lasersko varjenje je proces pretvorbe energije, ki vključuje vhod toplote in njeno absorbiranje. Zato za nadzor valovne oblike in moči potrebujemo izkušnje. Različni materiali, debelina, vrste varjenja in oprema se vsi razlikujejo. Za doseganje optimalne učinkovitosti je treba pozorno spremljati energijo; spremembe valovne oblike vplivajo na spremembo enote energije. Programska oprema običajno vključuje to nastavitev, ki jo lahko spremljamo, da pridobimo znanje o tem, kako različni materiali vplivajo na spremembe energije. Nadzor razpok je na splošno bolj odvisen od izkušenj. Metalografske lastnosti, ki ustrezajo moči pri ravnem šivu, sta globina in širina varjenega šiva. Če sta globina in širina varjenega šiva premajhni, povečajte energijo; če sta preveliki, zmanjšajte energijo.
Različne moči neposredno vplivajo na globino taljenja, kot je prikazano na sliki, ki predstavlja metalografsko diagram globine taljenja pri različnih energijskih nivojih.
Nedostatna energija pogosto povzroči delne ali nepopolne zvarne spoje, kot je prikazano na sliki. Le tanka površinska plast se stopi, globina prodiranja pa je zelo majhna, kar otežuje izpolnjevanje zahtev postopka.
Defokusiranje: Najprej enota energije laserskega žarka ni enakomerna na vseh položajih. Energija je najbolj koncentrirana v fokusu, kjer je tudi najmanjša velikost pege (manjša površina delovanja lasera, bolj koncentrirana energija). Zato so vse prilagoditve parametrov smiselne le po določitvi fokusa. Iskanje fokusa je zato ključnega pomena in zahteven tehnični izziv.
Zaščitni plin: Obstaja veliko vrst zaščitnih plinov. V industrijskih proizvodnih linijah se običajno uporablja dušik za nadzor stroškov, medtem ko je argon glavni plin, ki se uporablja v laboratorijih. Uporabljajo se tudi helij in drugi inertni plini. Na splošno se ti dve vrsti plinov pogosto uporabljata v posebnih primerih. Ker je lasersko varjenje visokotemperaturni in nasilen reakcijski proces, se kovina stopi in izhlapi. Kovine so pri visokih temperaturah izjemno reaktivne in takoj po stiku z kisikom povzročijo nasilno reakcijo, kar vodi do obsežnega razprševanja ter neravnega in grubega varilnega šava. Zato se zaščitni plin uporablja za ustvarjanje okolja brez kisika na majhnem območju (v bližini taljene kopice), da se preprečijo nasilne oksidacijske reakcije, ki bi povzročile slabo kakovost varjenja in grbo zunanjost.
Če je zaščitni plin prevelik, bo odnesel taljeni bazen; če je premajhen, ne bo učinkovito zaščitil taljenega bazena pred kisikom. Njegovo količino je treba prilagoditi gibko glede na delovne razmere na mestu.
