Basınç seviyesinin, aşağıdakiler gibi parametrelere göre ince bir şekilde optimize edilmesi gerekir: kaynak malzemesi, lazer gücü, kaynak hızı, nozül tipi ve mesafesi. Etkisi esas olarak aşağıdaki yönlerde kendini gösterir:
Kaynak dikişinin koruma etkisi üzerindeki etkisi
Düşük hava basıncı
Yetersiz koruma: Gaz akışı ve basıncı, nozülün altındaki havayı etkili bir şekilde dışarı atmak için yetersizdir, bu da havanın sürüklenmesine, kaynak metalinin oksidasyonuna ve nitrürlenmesine neden olur. Kaynak yüzeyi koyu sarı, mavi hatta siyah görünecektir. Ciddi durumlarda, gözenekler ve cüruf inklüzyonları gibi kusurlar meydana gelir ve kaynağın tokluğu ve mukavemeti önemli ölçüde azalır.
Kalkan arızası: Plazma bulutunu etkili bir şekilde bastıramaz, plazma aşırı genişler, lazer enerjisini emer ve dağıtır, bu da kaynak penetrasyon derinliğinde bir azalmaya veya hatta kaynak işleminin devam edememesine neden olur (kaynak nüfuz etmez).
Aşırı hava basıncı
Türbülans oluşumu: Aşırı hava akışı, laminer akıştan türbülanslı akışa dönüşerek, çevredeki havayı korunan alana çeker, gazın koruyucu etkisini bozar ve ayrıca kaynağın oksitlenmesine neden olur.
Erimiş havuzla etkileşim: Yüksek hızlı hava akışı, erimiş havuzun yüzeyinde güçlü bir etki yaratacak, bu da erimiş havuzun titreşmesine ve sıçramasına neden olarak düzensiz kaynak oluşumuna, pürüzlü yüzeye ve hatta havuzlanmaya veya kaynak penetrasyonuna (özellikle ince plaka kaynağında) neden olabilir.
2. Kaynak oluşumu ve penetrasyon derinliği üzerindeki etkileri
Orta basınç: Plazmayı etkili bir şekilde bastırabilir ve lazer enerjisinin iş parçasına verimli bir şekilde girmesini sağlayarak, maksimum ve kararlı penetrasyon derinliğine ulaşır. Aynı zamanda, kararlı hava akışı, pürüzsüz, sürekli ve estetik açıdan hoş bir kaynak yüzeyinin oluşmasına yardımcı olur.
Düşük hava basıncı: Plazma kalkan etkisi nedeniyle, etkili lazer enerjisi azalır ve penetrasyon derinliği sığlaşır.
Aşırı basınç: Plazmayı daha etkili bir şekilde dağıtabilse de, kaynak penetrasyon derinliğini biraz artırabilir. Ancak, daha önemli etki, hava akışının erimiş sıvı üzerindeki üfleme kuvvetinin kaynağın geometrisini değiştirmesi, daha geniş hale getirmesi, kaynak yüksekliğini azaltması ve hatta mekanik özelliklere elverişli olmayan "parmak benzeri" kaynak penetrasyonu oluşturmasıdır.
3. Kaynak kusurları üzerindeki etkisi
Gözeneklilik: Gözeneklilik, lazer kaynağında en yaygın kusurlardan biridir. Uygun basınç, kaynak işlemi sırasında oluşan metal buharını ve küçük kabarcıkları erimiş havuzdan sorunsuz bir şekilde boşaltmaya yardımcı olarak, gözenek oluşumunu azaltır.
Hava basıncı çok düşüktür ve koruyucu gazın temizleme yeteneği zayıftır, bu da erimiş havuzdaki gazların boşaltılmasını zorlaştırır.
Aşırı basınç, erimiş havuzda türbülansa ve rahatsızlığa neden olur, bu da gazın erimiş havuza çekilmesine veya normal egzoz işlemini bozmasına neden olarak, gaz gözenekleri eğilimini artırır.
Sıçrama: Aşırı basınç, sıçramanın ana nedenlerinden biridir. Yüksek hızlı hava akışı, erimiş havuza çarparak, erimiş metal parçacıklarını havuzdan uzaklaştırır ve iş parçası yüzeyine püskürtür. Bu sadece iş parçasını kirletmekle ve görünümünü etkilemekle kalmaz, aynı zamanda kaynak dikişinin ana malzemesinin kaybına yol açarak, alt kesim ve çukurlar gibi kusurlara neden olur ve kaynağın etkili taşıma alanını azaltır.
III. Hava Basıncı Nasıl Seçilir ve Optimize Edilir
Gaz türü: Helyum (He), yüksek bir iyonlaşma enerjisine sahiptir ve plazma için en iyi bastırma etkisini sağlar; gerekli basınç nispeten daha düşük olabilir. Argon (Ar) daha ağırdır ve iyi koruma sağlar ancak plazmayı bastırma yeteneği daha zayıftır; bazen telafi etmek için biraz daha yüksek bir basınç gerekir. Azot (N₂), belirli çelikler için uygundur, ancak genellikle alüminyum alaşımları, yüksek alaşımlı çelikler vb. için kullanılmaz.
Nozül Tasarımı: Nozülün çapı, yüksekliği ve açısı, gaz akış alanını ve kapsama alanını belirler. Daha büyük çaplı nozüller genellikle yeterli bir koruyucu gaz perdesini korumak için daha yüksek basınç ve akış hızı gerektirir.
Kaynak parametreleri: Yüksek lazer gücü ve yüksek kaynak hızı, daha fazla metal buharı ve plazma üretecek ve genellikle onu etkili bir şekilde kontrol etmek için daha yüksek bir basınç gerekir.
Pratik hata ayıklama: Optimal basınç genellikle proses deneyleriyle (DoE) belirlenir. Diğer tüm parametreler sabitlendikten sonra, basınç değerini değiştirerek, kaynak dikişinin oluşumunu, rengini gözlemleyin, gözeneklilik oranını ve mekanik özelliklerini test edin ve böylece optimal aralığı bulun.
Sonuç olarak, koruyucu gazın basıncı, lazer kaynak işleminde ince bir şekilde kontrol edilmesi gereken önemli bir parametredir. Yetersiz basınç, yetersiz korumaya, plazma kalkan arızasına ve daha sığ bir kaynak derinliğine yol açacaktır; aşırı yüksek basınç, türbülansa, erimiş havuzda etkileşime ve artan sıçramaya neden olacaktır. Sadece eylem mekanizmasını tam olarak anlayarak, belirli malzemeleri, ekipmanları ve proses parametrelerini birleştirerek ve uygun ve kararlı bir basınç aralığı bulmak için sistematik deneyler yaparak, koruyucu gazın olumlu etkileri en üst düzeye çıkarılabilir ve güzel oluşuma, mükemmel performansa ve kusursuzluğa sahip yüksek kaliteli lazer kaynak dikişleri elde edilebilir. Bu nedenle, basınç boyutunun hassas kontrolü, yüksek kaliteli lazer kaynak üretimi elde etmek için gerekli bir beceridir.