Лазерные сварочные аппараты

Плотность мощности лазера:Плотность мощности лазера относится к мощности лазера на единицу площади.
Плотность мощности (Вт/см2)=4*Энергия лазерного импульса (Дж)/πДиаметр пятна (см)²*Ширина импульса (с)Диаметр пятна (мм)=[Фокусное расстояние фокусировки (мм)/Фокусное расстояние коллимации лазерной головки (мм)]*Диаметр сердечника оптического волокна (мм) 1 см=10мм=10000мкм

Мощность лазера:Лазерная сварка при наличии порогового значения плотности энергии лазера 104-106Вт/см², ниже этого значения поглощение металлом энергии лазера может вызвать только повышение температуры поверхности материала, но сохранить твердую фазу неизменной, как только значение будет достигнуто или превышено, глубина плавления будет существенно увеличена. Только когда плотность мощности лазера на заготовке превысит пороговое значение (зависит от материала), генерируется плазма, что знаменует стабилизацию глубины сварки плавлением. Если мощность лазера достигает порогового значения, на заготовке происходит только поверхностное плавление, т. е. сварка происходит в устойчивом типе теплопроводности. Когда плотность мощности лазера находится в районе 106 Вт/см², что является критическим условием для образования небольших отверстий, попеременно происходят глубокое плавление и сварка теплопроводностью, и процесс сварки становится нестабильным, что приводит к большим колебаниям глубины проплавления. При лазерной сварке глубоким проплавлением мощность лазера контролирует как глубину проплавления, так и скорость сварки. Глубина сварки напрямую связана с плотностью мощности луча и является функцией мощности падающего луча и фокусного пятна луча. В общем случае, для заданного диаметра лазерного луча глубина проникновения увеличивается с увеличением мощности луча.

Форма волны ширины лазерного импульса:Вообще говоря, когда лазер начинает воздействовать на поверхность обрабатываемого материала, отражательная способность высокая, а когда температура поверхности материала повышается до точки плавления, отражательная способность быстро уменьшается. Когда температура поверхности материала находится в состоянии плавления, отражательная способность стабилизируется на определенном значении. Так, при сварке высокоотражающего материала, если поддерживается прямоугольная волна (требуемая энергия намного выше, чем у нержавеющей стали), начало стадии отражательной способности меди высокое, большая часть света отражается, вторая стадия температуры меди увеличивается, отражательная способность уменьшается, медь начинает поглощать энергию, если в это время все еще очень высокая энергия, температура меди может нагреться до точки кипения, что приведет к возникновению нестабильности сварки, поэтому необходимо использовать предварительный спайк с медленным спадом формы волны.

Количество расфокусировки:Расфокусировка — это расстояние от поверхности свариваемой детали до наименьшего пятна сфокусированного лазерного луча во время сварки. Существует два типа расфокусировки: положительная расфокусировка и отрицательная расфокусировка. Как показано на рисунке, фокальная плоскость, расположенная над заготовкой, является положительной расфокусировкой, а наоборот — отрицательной расфокусировкой. Изменение величины расфокусировки может изменить размер пятна нагрева лазера и условия падения луча. Единичная величина расфокусировки слишком велика, чтобы увеличить диаметр пятна, уменьшить плотность мощности над пятном, так что глубина проплавления уменьшится. Величина расфокусировки влияет не только на размер диаметра пятна на поверхности заготовки, но и на направление падения луча, режим сварки и т. д., и, таким образом, оказывает большее влияние на форму сварного шва, расплавленную ванну и площадь поперечного сечения.

Скорость сварки:Скорость сварки влияет на подвод тепла за единицу времени. Если скорость сварки слишком низкая, подвод тепла будет слишком большим, что приведет к прожогу заготовки; если скорость сварки слишком высокая, подвод тепла будет слишком маленьким, что приведет к провару заготовки. При определенной мощности лазера увеличьте скорость сварки, подвод тепла уменьшится, глубина сварки уменьшится. Соответствующее снижение скорости сварки может увеличить глубину сплавления, но если скорость сварки слишком низкая, глубина сплавления не увеличится, а скорее увеличит ширину расплава.

Защитный газ:Процесс лазерной сварки часто использует инертные газы для защиты расплавленной ванны, когда некоторые материалы сварка не заботится об окислении поверхности не может быть принята во внимание защита, но для большинства применений часто используется гелий, аргон, азот и другие газы для защиты, так что заготовка в процессе сварки от окисления. Вторая роль использования защитных газов заключается в защите фокусирующей линзы от загрязнения парами металла и распыления капель жидкости. Особенно при лазерной сварке высокой мощности, поскольку ее выбросы становятся очень сильными, в это время защита линзы очень необходима. Третья роль защитного газа заключается в рассеивании плазменной защиты, создаваемой лазерной сваркой высокой мощности, очень эффективна. Пары металла поглощают лазерный луч и ионизируются в плазменное облако, а защитный газ вокруг паров металла также ионизируется из-за тепла. Если присутствует слишком много плазмы, лазерный луч в некоторой степени потребляется плазмой. Плазма присутствует на рабочей поверхности как второй источник энергии, делая глубину плавления меньше, а поверхность сварочной ванны шире. Влияние плазменного облака на глубину расплава наиболее выражено в зоне малых скоростей сварки. Его влияние уменьшается с увеличением скорости сварки.

Сварочные материалы:Поглощение лазерного луча материалом зависит от некоторых важных свойств материала, таких как скорость поглощения, отражательная способность, теплопроводность, температура плавления, температура испарения и т. д., из которых наиболее важным является скорость поглощения. Факторы, влияющие на поглощение материала лазерного луча, включают два аспекта: во-первых, коэффициент электрического сопротивления материала, после измерения скорости поглощения полированной поверхности материала, обнаружено, что скорость поглощения материала пропорциональна квадратному корню из коэффициента электрического сопротивления, который изменяется в зависимости от температуры; во-вторых, состояние поверхности материала (или степень отделки) имеет более важное влияние на скорость поглощения луча, что будет иметь существенное влияние на эффект сварки.