Laserteknik

Ett lasersvetsningssystem består av en laser, en transmissionsoptisk fiber, en kollimerande fokuseringshuvud eller en galvanometer osv. Ljuset från den optiska fibrån är divergerande och måste kollimeras till parallellt ljus med hjälp av en kollimeringslins, och sedan fokuseras av en fokuseringslins (förstorningseffekt). Viktiga parametrar under felsökning av lasersprocessen inkluderar: effekt, hastighet, defokusmängd och skyddsgas.

Generellt sett måste bearbetningshastigheten fastställas innan parametrarna för ett arbetsstycke bestäms. Detta kräver kommunikation med kunden för att fastställa hastigheten utifrån deras behov. Till exempel, om det finns krav på produktionstid och produktionsvolym kan den ungefärliga hastigheten fastställas genom att räkna baklänges. Därefter kan processjusteringar göras utifrån detta.

Generellt sett leder för hög hastighet till en V-formad karaktäristik, som visas i bilden.

Effekt: Detta avser effekten för lasersvetsning, som vanligtvis ställs in via vågform. Lasersvetsning är en energiomvandlingsprocess som innebär värmetillförsel och absorption. Därför kräver kontrollen av vågform och effekt omfattande erfarenhet. Olika material, tjocklekar, svetstyper och utrustning kommer alla att variera. För att uppnå optimal prestanda måste energin övervakas noggrant; ändringar i vågform påverkar förändringen i enhetsenergi. Programvaran inkluderar vanligtvis denna inställning, vilken kan övervakas för att samla kunskap om hur olika material påverkar energiförändringar. Sprickkontroll är i allmänhet mer erfarenhetskrävande. De metallografiska egenskaper som motsvarar effekten vid rätlinjig svetsning är svetsdjup och svetsbredd. Om svetsdjupet och svetsbredden är för små bör energin ökas; om de är för stora bör energin minskas.

Olika effektnivåer påverkar direkt smältningens djup, vilket framgår av figuren, som är en metallografisk bild av smältningens djup vid olika energinivåer.

Otillräcklig energi leder ofta till delvis svetsade eller ofullständigt svetsade förbindelser, som visas på bilden. Endast ett lätt ytskikt smälter, med mycket liten inträngning, vilket gör det svårt att uppfylla processkraven.

Defokus: Först och främst är enhetsenergin i laserstrålen inte likformig på varje position. Energien är mest koncentrerad i fokuspunkten, vilket ger den minsta fläckstorleken (mindre laserverkningsyta, mer koncentrerad energi). Därför är alla parameterjusteringar endast meningsfulla efter att fokuspunkten har bestämts. Att hitta fokuspunkten är därför avgörande och en tekniskt krävande uppgift.

Skyddsgas: Det finns många typer av skyddsgaser. I industriella produktionslinjer används vanligtvis kvävgas för att kontrollera kostnaderna, medan argon är den främsta gasen som används i laboratorier. Helium och andra ädelgaser används också. Generellt sett används dessa två vanligen i särskilda situationer. Eftersom lasersvetsning är en högtempererad och våldsam reaktionsprocess smälter och avdunstar metallen. Metallen är extremt reaktiv vid höga temperaturer, och när den kommer i kontakt med syre uppstår en våldsam reaktion, vilket leder till omfattande sprutning och en ojämn, grov svetsyta. Därför används skyddsgas för att skapa en syrefri miljö i ett litet område (i närheten av smältbadet) för att förhindra våldsamma oxidationreaktioner som skulle leda till dåliga svetsnävar och en grov yttanyta.

Om skyddsgasen är för stor kommer den att blåsa bort smältbadet; om den är för liten kommer den inte att kunna skydda smältbadet effektivt mot syre. Den måste justeras flexibelt enligt de lokala arbetsförhållandena.