El tipi lazer kaynak işlemi sırasında, lazer ışını, optik sistem tarafından iş parçası yüzeyinde veya malzeme içinde yüksek enerji yoğunluklu bir bölge oluşturmak üzere odaklanır. Odak konumu, birim alan başına enerji dağılımını, erimiş havuz morfolojisini ve kaynak dikişi oluşum kalitesini belirler ve kaynak kararlılığını ve kaynak kalitesini etkileyen temel proses parametrelerinden biridir.
Odak konumu genellikle iş parçası yüzeyine sıfır noktası olarak referans alınır ve pozitif odak, negatif odak ve odak dışı durumlar olarak sınıflandırılabilir.
1. Odak İş Parçası Yüzeyinde (Sıfır Odak) İken Kaynak Özellikleri
Lazer odağı iş parçası yüzeyinde konumlandığında, lazer spot çapı minimumdur ve enerji yoğunluğu maksimumdur. Lazer ile malzeme arasındaki eşleşme verimliliği yüksektir.
Kaynak özellikleri şunlardır:
Hızlı erimiş havuz başlangıcı ve kararlı kaynak prosesi
Net sınırlara sahip dar kaynak dikişi
Yoğunlaştırılmış nüfuz derinliği ve yüksek enerji kullanım verimliliği
İnce malzemeler ve hassas kaynak uygulamaları için uygundur
El tipi lazer kaynakta, odağı yüzeyde tutmak yüksek operasyonel kararlılık gerektirir. Kaynak sırasında meşale yüksekliğindeki değişiklikler, nüfuz derinliğinde ve kaynak morfolojisindeki dalgalanmalara kolayca neden olabilir.
2. Pozitif Odak Koşullarındaki Kaynak Olguları
Pozitif odak, lazer odağının iş parçası yüzeyinin altında, yani odak noktasının malzeme içinde konumlandırıldığı durumu ifade eder.
Kaynak olguları şunları içerir:
Malzeme içinde meydana gelen tepe lazer enerji yoğunluğu
Artan nüfuz derinliği ve daha yüksek derinlik-genişlik oranı
Artırılmış boyuna kaynak nüfuziyeti ile belirgin anahtar deliği etkisi
Nispeten dar yüzey erimiş havuzu ve daha dar bir kaynak görünümü
Pozitif odak, orta ila kalın plaka kaynağı veya daha fazla nüfuziyet gerektiren uygulamalar için uygundur. El tipi kaynakta, pozitif odak proses toleransını iyileştirir; ancak, aşırı odak derinliği yetersiz yüzey füzyonuna veya eksik kaynak oluşumuna yol açabilir.
3. Negatif Odak Koşullarındaki Kaynak Olguları
Negatif odak, lazer odağının iş parçası yüzeyinin üzerinde, yani lazer ışınının malzemeye ulaşmadan önce dağılmaya başladığı durumu ifade eder.
Kaynak olguları şunları içerir:
Genişlemiş spot çapı ve azaltılmış enerji yoğunluğu
Artan kaynak genişliği ve azaltılmış nüfuz derinliği
Zayıflamış veya ortadan kalkmış anahtar deliği etkisi
Kaynak dikişinin iyileştirilmiş yüzey pürüzsüzlüğü
Negatif odak koşullarında, lazer enerji dağılımı daha homojendir, bu da onu ince plaka bindirme kaynağı ve yüksek yüzey görünümü gereksinimleri olan uygulamalar için uygun hale getirir. El tipi lazer kaynakta, orta derecede negatif odak, sıçramayı azaltmaya ve yanmayı bastırmaya yardımcı olur.
4. Odak Dışı Koşullardaki Kaynak Özellikleri
Odak dışı, odağın iş parçası yüzeyinden uzakta konumlandırıldığı, pozitif veya negatif yönde olup olmadığına bakılmaksızın, enerji yoğunluğunda önemli bir azalmaya neden olan durumu ifade eder.
Kaynak özellikleri şunları içerir:
Kararlı bir erimiş havuz oluşturma veya sürdürme zorluğu
Yetersiz nüfuziyet ve yüksek füzyon eksikliği riski
Gevşek oluşumlu geniş ve sığ kaynak dikişleri
Kaynak prosesinin seyahat hızı değişikliklerine karşı yüksek hassasiyeti
Odak dışı koşullar genellikle kararlı kaynak için uygun değildir ve esas olarak özel düşük ısı girdisi veya yüzey ısıtma proseslerinde kullanılır. El tipi lazer kaynakta, aşırı odak dışı kaynak tutarlılığını önemli ölçüde azaltır.
5. Farklı Odak Durumlarındaki Kaynak Etkilerinin Karşılaştırılması
İş parçası yüzeyinde bulunan odak ile karşılaştırıldığında:
Pozitif odak, nüfuziyeti ve kaynak kabiliyetini iyileştirir, yüksek yapısal mukavemet gerektiren uygulamalar için uygundur
Negatif odak, kaynak genişliğini artırır, yüzey görünümünü iyileştirir ve aşırı enerji yoğunlaşması riskini azaltır
Odak dışı, genel enerji yoğunluğunu düşürür ve kararlı kaynak için elverişsizdir
Pratik uygulamalarda, odak konumu malzeme türü, plaka kalınlığı, kaynak hızı ve lazer gücü ile birlikte ayarlanmalıdır.
6. El Tipi Lazer Kaynakta Odak Konumunun Proses Önemi
El tipi lazer kaynak, operasyonel kararlılık ve proses toleransına yüksek talepler getirir. Odak konumunun doğru seçimi aşağıdaki açılardan kritik bir rol oynar:
Kaynak kararlılığını iyileştirmek ve operatör hareketinin etkisini azaltmak
Nüfuz derinliği ve kaynak dikişi oluşumunu dengelemek
Sıçramayı ve kaynak kusuru oluşumunu azaltmak
Karmaşık kaynak koşullarında uyarlanabilirliği artırmak
Odak konumu ayarı tipik olarak meşale yüksekliğinin kontrolü veya odaklama sisteminin ayarlanması yoluyla elde edilir ve el tipi lazer kaynak proses optimizasyonunda temel bir adımdır.