Kädessä pidettävien laserhitsauskoneiden suosion myötä ihmiset haluavat tietää enemmän laserhitsauksesta. Tässä artikkelissa kuvataan kaksi erilaista laserhitsaustapaa ja tekijöitä, jotka vaikuttavat laserhitsauksen tehokkuuteen.
Laserhitsaus voidaan suorittaa joko jatkuvalla tai pulssilaserisäteellä, ja se voidaan luokitella laserhitsauksen periaatteella lämmönsiirtohitsaukseksi tai lasersyväsulahitsaukseksi. Seuraavassa on kuvaus näistä kahdesta laserhitsaustilasta.
Lämmönjohtohitsaus
Lämmönjohtavuushitsauksessa lämmön diffuusiota työkappaleeseen lämmönsiirrolla. Työkappale sulatetaan ja erityinen sulavarasto muodostetaan ohjaamalla laserparametreja, kuten laserpulssin leveyttä, energiaa, huipputehoa ja toistotaajuutta. Tämä laserhitsaustapa tuottaa sulamisilmiön vain hitsin pinnalla, työkappaleen sisäpuoli ei sula kokonaan läpi eikä periaatteessa tapahdu höyrystymistä. Matalaa sulamissyvyyttä ja hidasta hitsausnopeutta hitsauksen jälkeen käytetään enimmäkseen ohutseinäisten metallimateriaalien hitsaukseen hitaalla nopeudella.
Laser syväsulahitsaus
Laser-syväsulatushitsaus ei vain tunkeudu materiaaliin kokonaan, vaan myös höyrystää materiaalin muodostaen suuren määrän plasmaa. Korkean kuumuuden vuoksi sulatusaltaan eteen ilmestyy avaimenreikä. Syväsulahitsaus on laajimmin käytetty laserhitsausmuoto suuren syöttöenergian, suuren hitsausnopeuden ja suuren syvyys-leveyssuhteen ansiosta. Hammaspyörähitsaukseen ja metallurgiseen levyhitsaukseen tarkoitetut laserhitsauskoneet sisältävät pääasiassa lasersyväsulatushitsauksen.
Eri prosessiparametreilla on erilainen vaikutus laserhitsausvaikutukseen. Tässä kuvataan kolme tekijää, jotka vaikuttavat laserhitsauksen tehoon.
Laserteho
Laserhitsauksessa on laserenergian tiheyskynnys, jonka alapuolella sulamissyvyys on matala, ja kun tämä arvo saavutetaan tai ylittyy, sulatteen syvyys kasvaa huomattavasti. Vain kun laserin tehotiheys työkappaleessa ylittää kynnysarvon (riippuvainen materiaalista), syntyy plasmaa, mikä merkitsee syväsulahitsauksen stabiloitumista.
Jos laserteho on tämän kynnyksen alapuolella, tapahtuu vain työkappaleen pintasulamista eli hitsaus etenee stabiilissa lämmönsiirtotyypissä. Ja kun laserin tehotiheys on lähellä pienten reikien muodostumisen kriittisiä olosuhteita, syväsulahitsaus ja johtavuushitsaus vuorottelevat ja muuttuvat epävakaiksi hitsausprosesseiksi, mikä johtaa suuriin vaihteluihin sulamissyvyydessä. Lasersyväsulahitsauksessa laserteho säätelee sekä tunkeutumissyvyyttä että hitsausnopeutta. Yleisesti ottaen tietyn halkaisijan omaavalla lasersäteellä sulamissyvyys kasvaa säteen tehon kasvaessa.
Hitsausnopeus
Hitsausnopeudella on suuri vaikutus sulamissyvyyteen. Hitsausnopeuden lisääminen pienentää sulatteen syvyyttä, mutta liian alhainen nopeus johtaa materiaalin liialliseen sulamiseen ja hitsaukseen työkappaleen läpi. Siksi tietylle laserteholle ja tietylle materiaalin tietylle paksuudelle tulisi olla sopiva hitsausnopeusalue, ja jossa vastaava nopeusarvo voidaan saada, kun suurin sulamissyvyys.
Suojakaasu
Laserhitsausprosessissa käytetään usein inerttejä kaasuja sulan altaan suojaamiseen, mikä voidaan jättää huomiotta, kun tietyt materiaalit voidaan hitsata pinnan hapetuksesta huolimatta, mutta useimmissa sovelluksissa heliumia, argonia ja typpeä käytetään usein suojaamaan työkappaletta hapettumiselta hitsauksen aikana. käsitellä asiaa.
Helium ei ionisoidu helposti, jolloin laser pääsee läpi ja säteen energia pääsee esteettömästi työkappaleen pintaan. Tämä on tehokkain laserhitsauksessa käytetty suojakaasu, mutta se on kalliimpaa. Argon on halvempaa ja tiheämpää, joten se suojaa paremmin. Se on kuitenkin herkkä korkean lämpötilan metallin plasma-ionisaatiolle ja sen seurauksena suojaa osaa säteestä pääsemästä työkappaleeseen, mikä vähentää tehollista lasertehoa hitsauksessa ja heikentää myös hitsausnopeutta ja sulatteen syvyyttä. Typpi on halvin suojakaasutyyppi, mutta se ei sovellu tietyntyyppiseen ruostumattoman teräksen hitsaukseen. Tämä johtuu pääasiassa metallurgisista ongelmista, kuten absorptiosta, joka joskus aiheuttaa huokoisuutta sylissä.
Suojakaasun käytön toinen tehtävä on suojata laserhitsauspistoolin sisällä olevaa tarkennuslinssiä metallihöyryn saastumiselta ja nestemäisten sulajen pisaroiden roiskumiselta. Tämä on erityisen välttämätöntä suuritehoisessa laserhitsauksessa, jossa ulostyönnästä tulee erittäin voimakas. Suojakaasun kolmas tehtävä on hajottaa suuritehoisella laserhitsauksella tuotettu plasmasuojaus.
