手持ちのレーザー溶接過程では,レーザービームは光学システムによって焦点化され,作業物の表面または材料の内部に高エネルギー密度の領域を形成します.焦点位置は,面積単位あたりのエネルギー分布を決定します溶融池の形状と溶接シーム形成品質,溶接安定性と溶接品質に影響を与える主要なプロセスパラメータの1つです.
焦点位置は,通常,零点として作業部件表面に参照され,正焦点,負焦点,焦点外状態に分類することができる.
1. 熱付け特性は,ワークピース表面にフォーカス (ゼロフォーカス)
レーザーの焦点が工件表面にあるとき,レーザーのスポット直径は最小で,エネルギー密度は最大です.レーザーと材料との間の結合効率は高い.
溶接特性は次のとおりである.
急速な溶融池開始と安定した溶接プロセス
狭い溶接縫い 明確な境界線
集中した浸透深さと高いエネルギー利用効率
薄い材料と精密溶接用途に適しています
手持ちレーザー溶接では,表面に焦点を維持するには,高い動作安定性が必要です.溶接中にタッチの高さの変動は,簡単に浸透深さや溶接形態の変動を引き起こすことができます.
2ポジティブな焦点条件下での溶接現象
ポジティブな焦点は,レーザーの焦点が作業部品表面の下に置かれている状態を指す. つまり焦点は材料の中にある.
溶接現象には,以下のものがある.
材料の内部で発生するピークレーザーエネルギー密度
浸透深度と深さ/幅の比率が高まる
横向溶接の浸透性が強化された鍵穴効果
比較的狭い表面の溶融池とより狭い溶接外観
ポジティブフォーカスは,中~厚いプレート溶接またはより大きな浸透を必要とするアプリケーションに適しています.ハンドヘルド溶接では,ポジティブフォーカスはプロセス耐性を向上させます.焦点の深さが過剰な場合,表面融合が不十分または溶接形成が不完全になる可能性があります..
3負焦点条件下での溶接現象
負焦点とは,レーザーの焦点が工材表面の上に位置する状態を意味し,レーザービームが材料に到達する前に離散し始める.
溶接現象には,以下のものがある.
スポット直径拡大とエネルギー密度の低下
溶接幅の拡大と浸透深さの減少
鍵穴効果が弱くなったり 消えたり
溶接シームの表面の滑らかさを改善する
負焦点条件下では,レーザーエネルギーの分布はより均一であり,薄板ラップ溶接および表面外観の要求が高いアプリケーションに適しています.手持ちのレーザー溶接で軽度の負の焦点が噴霧を減少させ,燃焼を抑制します.
4焦点を消した状態での溶接特性
焦点を消すとは,焦点が正方向か負方向かに関わらず,作業部件表面から遠くに位置する状態を指す.エネルギー密度の著しい減少をもたらします.
溶接特性には以下のものがある.
安定した溶融池を形成したり維持したりする難しさ
十分な浸透率と 融合の欠如のリスクが高く
厚く浅く溶接した縫い目
溶接プロセスの移動速度変動に対する高い感度
焦点を逸した状態は,一般的に安定した溶接に適さない.特に低熱入力または表面加熱プロセスで使用される.過剰な焦点が失われると,溶接の一貫性が著しく低下します..
5異なる焦点状態における溶接効果の比較
作業部品の表面にある焦点と比較して:
ポジティブ フォーカスは,高構造強度を必要とするアプリケーションに適した浸透性と溶接能力を向上させる
ネガティブ 焦点 は 溶接 幅 を 増やし,表面 の 外観 を 改善 し,過剰 な エネルギー 濃度 の 危険 を 軽減 する
焦点を消すことは,全体的なエネルギー密度を低下させ,安定した溶接に不利です
実用的な応用では,焦点位置は材料の種類,プレートの厚さ,溶接速度,レーザーパワーと組み合わせて調整する必要があります.
6手持ちレーザー溶接における焦点位置のプロセスの重要性
手持ちのレーザー溶接は,動作安定性とプロセス耐久性に対して高い要求事項を掲げています.焦点位置の適切な選択は,次の側面において重要な役割を果たします.
溶接の安定性を向上させ,操作者の動きの影響を軽減する
浸透深さと溶接シーム形成をバランスする
噴出物や溶接欠陥の発生を減らす
複雑な溶接条件における適応性の向上
焦点位置の調整は,通常,タッチの高さの制御または焦点システムの調整によって達成され,ハンドヘルドレーザー溶接プロセスの最適化の重要なステップです.