Spawanie laserowe to technologia, która wykorzystuje wiązkę lasera do topienia i łączenia materiałów. Ma zalety takie jak wysoka gęstość energii, lokalna koncentracja i mały wpływ termiczny. Jednak różne materiały wykazują różną spawalność podczas spawania laserowego, co jest ściśle związane z wieloma czynnikami. Poniżej przedstawiono kilka głównych czynników:
I. Parametry lasera
1. Moc lasera: Jeśli moc lasera jest zbyt niska, materiał nie może otrzymać wystarczającej energii do stopienia, co skutkuje niekompletnym utworzeniem spoiny. Nadmierna moc lasera może prowadzić do przetopienia, zbyt dużej strefy wpływu ciepła, powstawania porów i pęknięć oraz wpływać na jakość spawania.
2. Średnica ogniska: Rozmiar ogniska może kontrolować koncentrację i rozproszenie energii lasera, wpływając tym samym na głębokość spawania i jakość spoiny. Im większe ognisko, tym większa strefa wpływu ciepła i płytszy szew spoiny laserowej. Im mniejsze ognisko, tym bardziej skoncentrowana energia lasera i głębszy szew spoiny.
3. Prędkość skanowania: Jeśli prędkość skanowania jest zbyt duża, energia lasera nie może być w pełni skupiona, co skutkuje niekompletnymi szwami spoin. Jeśli prędkość skanowania jest zbyt mała, może to spowodować nadmierne topienie i zbyt dużą strefę wpływu ciepła, co wpłynie na jakość spawania.
4. Tryb wiązki lasera: Różne tryby wiązki lasera mają wpływ na efekt spawania. Na przykład, wiązka lasera w trybie Gaussa ma wysoką gęstość energii i dobre właściwości ogniskowania, co sprawia, że nadaje się do spawania małych elementów. Wiązki laserowe w trybie topologicznym nadają się do spawania dużych powierzchni.
II. Właściwości materiałów
Dodatkowy punkt: Temperatura topnienia materiału jest jednym z ważnych czynników wpływających na spawanie laserowe. Niska moc lasera jest stosowana, gdy temperatura topnienia jest wysoka, a wysoka moc lasera jest stosowana, gdy temperatura topnienia jest wysoka. Pozwala to na uzyskanie wyższej prędkości i wydajności spawania.
2. Przewodność cieplna: Materiały o wysokiej przewodności cieplnej mogą szybciej przewodzić ciepło do otoczenia, zmniejszając w ten sposób strefę wpływu ciepła, minimalizując deformacje i wpływ ciepła. Wręcz przeciwnie, materiały o niskiej przewodności cieplnej spowodują gromadzenie się ciepła podczas spawania, zwiększając strefę wpływu ciepła.
3. Współczynnik rozszerzalności cieplnej: Różne materiały mają różne współczynniki rozszerzalności cieplnej, co może wpływać na zmiany wymiarów i generowanie naprężeń podczas procesu spawania.
4. Grubość materiału: Grubość materiału wpływa na głębokość penetracji i rozkład termiczny energii lasera. Cieńsze materiały są łatwiej penetrowane przez lasery, co skutkuje węższymi szwami spoin, podczas gdy grubsze materiały wymagają laserów o wyższej mocy.
5. Odbicie: Podczas spawania materiałów o wysokiej odbijalności należy podjąć dodatkowe środki, takie jak stosowanie odpowiednich powłok absorbujących lub dostosowanie parametrów lasera, aby zapewnić absorpcję i wykorzystanie energii lasera.
III. Kontrola procesu spawania
1. Prędkość spawania: Jeśli prędkość spawania jest zbyt duża, może to skutkować słabą jakością spoiny, nieregularnym kształtem spoiny i wzrostem wad spawalniczych. Jeśli prędkość spawania jest zbyt mała, może to spowodować nadmierne topienie, przegrzanie na krawędzi szwu spoiny, rozszerzenie strefy wpływu ciepła i prowadzić do problemów takich jak deformacja spawalnicza i pęknięcia.
2. Regulacja mocy spawania: Odpowiednia moc lasera może zapewnić tworzenie i stabilność jeziorka spawalniczego, ale zarówno zbyt wysoka, jak i zbyt niska moc może prowadzić do pogorszenia jakości spawania.
3. Kontrola pozycji wiązki lasera: Bardzo ważne jest, aby zapewnić dokładne pozycjonowanie wiązki lasera w docelowym obszarze złącza spawanego. Niewłaściwe pozycjonowanie wiązki lasera może prowadzić do niekompletnych połączeń spawalniczych lub spawania w niewłaściwej pozycji.
4. Natężenie przepływu gazu ochronnego: Kontrola natężenia przepływu gazu ochronnego ma ogromne znaczenie dla redukcji reakcji utleniania i zapobiegania porowatości.
5. Monitorowanie procesu spawania: Monitorowanie i informacja zwrotna w czasie rzeczywistym podczas procesu spawania mogą pomóc operatorom w szybkim identyfikowaniu potencjalnych problemów i wprowadzaniu odpowiednich korekt.
IV. Warunki środowiskowe
1. Temperatura i wilgotność: Wyższa temperatura otoczenia może spowodować wzrost temperatury wokół materiału, zwiększyć efekt dyfuzji cieplnej, rozszerzyć strefę wpływu ciepła podczas procesu spawania laserowego i prowadzić do deformacji otaczającego materiału. Środowisko o wysokiej wilgotności zwiększy stopień utleniania w obszarze spawania, zmniejszy współczynnik absorpcji lasera i utrudni spawanie laserowe.
2. Czystość środowiska: Podczas procesu spawania zanieczyszczenia, takie jak kurz i zanieczyszczenia w środowisku, mogą wpływać na transmisję wiązki lasera i jakość spawania. Zanieczyszczenia mogą powodować rozpraszanie, absorpcję i odbijanie energii lasera, wpływając na wyniki spawania. Dlatego bardzo ważne jest, aby obszar spawania był czysty i schludny.