การเชื่อมด้วยเลเซอร์เป็นเทคโนโลยีที่ใช้ลำแสงเลเซอร์ในการหลอมและเชื่อมวัสดุเข้าด้วยกัน มีข้อดีคือมีความหนาแน่นของพลังงานสูง การรวมตัวเฉพาะที่ และผลกระทบจากความร้อนน้อย อย่างไรก็ตาม วัสดุที่แตกต่างกันจะแสดงความสามารถในการเชื่อมที่แตกต่างกันในระหว่างการเชื่อมด้วยเลเซอร์ ซึ่งเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับปัจจัยหลายประการ ต่อไปนี้เป็นปัจจัยหลักหลายประการ:
I. พารามิเตอร์เลเซอร์
1. กำลังเลเซอร์: หากกำลังเลเซอร์ต่ำเกินไป วัสดุจะไม่ได้รับพลังงานเพียงพอที่จะหลอมละลาย ส่งผลให้การก่อตัวของรอยเชื่อมไม่สมบูรณ์ กำลังเลเซอร์ที่มากเกินไปอาจนำไปสู่การหลอมละลายมากเกินไป บริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนมีขนาดใหญ่เกินไป การก่อตัวของรูพรุนและรอยร้าว และส่งผลต่อคุณภาพการเชื่อม
2. เส้นผ่านศูนย์กลางโฟกัส: ขนาดของจุดโฟกัสสามารถควบคุมการรวมตัวและการกระจายตัวของพลังงานเลเซอร์ ซึ่งส่งผลต่อความลึกของการเชื่อมและคุณภาพของรอยเชื่อม ยิ่งโฟกัสมีขนาดใหญ่ บริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนก็จะยิ่งใหญ่ขึ้น และรอยเชื่อมเลเซอร์ก็จะตื้นขึ้น ยิ่งโฟกัสมีขนาดเล็ก พลังงานเลเซอร์ก็จะยิ่งเข้มข้นขึ้น และรอยเชื่อมก็จะลึกขึ้น
3. ความเร็วในการสแกน: หากความเร็วในการสแกนเร็วเกินไป พลังงานเลเซอร์จะไม่สามารถโฟกัสได้อย่างเต็มที่ ส่งผลให้รอยเชื่อมไม่สมบูรณ์ หากความเร็วในการสแกนช้าเกินไป อาจทำให้เกิดการหลอมละลายมากเกินไปและบริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนมีขนาดใหญ่เกินไป ซึ่งจะส่งผลต่อคุณภาพการเชื่อม
4. โหมดลำแสงเลเซอร์: โหมดลำแสงเลเซอร์ที่แตกต่างกันมีผลกระทบต่อผลการเชื่อม ตัวอย่างเช่น ลำแสงเลเซอร์ในโหมดเกาส์เซียนมีความหนาแน่นของพลังงานสูงและมีประสิทธิภาพในการโฟกัสที่ดี ทำให้เหมาะสำหรับการเชื่อมส่วนประกอบขนาดเล็ก ลำแสงเลเซอร์โหมดทอพอโลยีเหมาะสำหรับการเชื่อมพื้นที่ขนาดใหญ่
II. คุณสมบัติของวัสดุ
อีกหนึ่งประเด็น: จุดหลอมเหลวของวัสดุเป็นหนึ่งในปัจจัยสำคัญที่มีผลต่อการเชื่อมด้วยเลเซอร์ ใช้กำลังเลเซอร์ต่ำเมื่อจุดหลอมเหลวสูง และใช้กำลังเลเซอร์สูงเมื่อจุดหลอมเหลวสูง ซึ่งสามารถบรรลุความเร็วและประสิทธิภาพในการเชื่อมที่สูงขึ้น
2. การนำความร้อน: วัสดุที่มีการนำความร้อนสูงสามารถนำความร้อนไปยังสภาพแวดล้อมได้เร็วขึ้น ซึ่งจะช่วยลดบริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน ลดการเสียรูปและผลกระทบจากความร้อน ในทางตรงกันข้าม วัสดุที่มีการนำความร้อนต่ำจะทำให้เกิดการสะสมความร้อนในระหว่างการเชื่อม เพิ่มบริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน
3. สัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน: วัสดุที่แตกต่างกันมีสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนที่แตกต่างกัน ซึ่งอาจส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงมิติและการสร้างความเครียดในระหว่างกระบวนการเชื่อม
4. ความหนาของวัสดุ: ความหนาของวัสดุมีผลต่อความลึกของการเจาะและการกระจายความร้อนของพลังงานเลเซอร์ วัสดุที่บางกว่าจะถูกเจาะได้ง่ายกว่าด้วยเลเซอร์ ส่งผลให้รอยเชื่อมแคบลง ในขณะที่วัสดุที่หนากว่าต้องใช้เลเซอร์ที่มีกำลังไฟสูงกว่า
5. การสะท้อนแสง: เมื่อเชื่อมวัสดุที่มีการสะท้อนแสงสูง จำเป็นต้องใช้มาตรการเพิ่มเติม เช่น การใช้สารเคลือบดูดซับที่เหมาะสมหรือการปรับพารามิเตอร์เลเซอร์เพื่อให้แน่ใจว่ามีการดูดซับและการใช้พลังงานเลเซอร์
III. การควบคุมกระบวนการเชื่อม
1. ความเร็วในการเชื่อม: หากความเร็วในการเชื่อมเร็วเกินไป อาจส่งผลให้คุณภาพการเชื่อมไม่ดี รูปร่างรอยเชื่อมผิดปกติ และข้อบกพร่องในการเชื่อมเพิ่มขึ้น หากความเร็วในการเชื่อมช้าเกินไป อาจทำให้เกิดการหลอมละลายมากเกินไป ความร้อนสูงเกินไปที่ขอบรอยเชื่อม การขยายตัวของบริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน และนำไปสู่ปัญหาต่างๆ เช่น การเสียรูปของการเชื่อมและรอยร้าว
2. การปรับกำลังไฟในการเชื่อม: กำลังเลเซอร์ที่เหมาะสมสามารถรับประกันการก่อตัวและความเสถียรของบ่อหลอมเหลวได้ แต่ทั้งกำลังไฟที่สูงเกินไปและต่ำเกินไปอาจนำไปสู่การลดลงของคุณภาพการเชื่อม
3. การควบคุมตำแหน่งลำแสงเลเซอร์: เป็นสิ่งสำคัญมากที่จะต้องแน่ใจว่าลำแสงเลเซอร์อยู่ในตำแหน่งที่ถูกต้องภายในพื้นที่เป้าหมายของข้อต่อเชื่อม การวางตำแหน่งลำแสงเลเซอร์ที่ไม่ถูกต้องอาจนำไปสู่ข้อต่อเชื่อมที่ไม่สมบูรณ์หรือการเชื่อมในตำแหน่งที่ไม่ถูกต้อง
4. อัตราการไหลของก๊าซป้องกัน: การควบคุมอัตราการไหลของก๊าซป้องกันมีความสำคัญอย่างยิ่งในการลดปฏิกิริยาออกซิเดชันและป้องกันรูพรุน
5. การตรวจสอบกระบวนการเชื่อม: การตรวจสอบและข้อเสนอแนะแบบเรียลไทม์ในระหว่างกระบวนการเชื่อมสามารถช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานระบุปัญหาที่อาจเกิดขึ้นได้ทันทีและทำการปรับเปลี่ยนที่สอดคล้องกัน
IV. สภาพแวดล้อม
1. อุณหภูมิและความชื้น: อุณหภูมิแวดล้อมที่สูงขึ้นอาจทำให้ อุณหภูมิรอบๆ วัสดุสูงขึ้น เพิ่มผลกระทบจากการแพร่กระจายความร้อน ขยายบริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนในระหว่างกระบวนการเชื่อมด้วยเลเซอร์ และนำไปสู่การเสียรูปของวัสดุโดยรอบ สภาพแวดล้อมที่มีความชื้นสูงจะเพิ่มองศาของการเกิดออกซิเดชันในบริเวณเชื่อม ลดอัตราการดูดซับของเลเซอร์ และทำให้การเชื่อมด้วยเลเซอร์ทำได้ยากขึ้น
2. ความสะอาดของสิ่งแวดล้อม: ในระหว่างกระบวนการเชื่อม สิ่งปนเปื้อน เช่น ฝุ่นและสิ่งสกปรกในสิ่งแวดล้อม อาจส่งผลต่อการส่งผ่านลำแสงเลเซอร์และคุณภาพของการเชื่อม สิ่งปนเปื้อนสามารถทำให้เกิดการกระเจิง การดูดซับ และการสะท้อนของพลังงานเลเซอร์ ซึ่งส่งผลต่อผลลัพธ์ของการเชื่อม ดังนั้นจึงเป็นสิ่งสำคัญมากที่จะต้องรักษาบริเวณเชื่อมให้สะอาดและเป็นระเบียบ