लेजर वेल्डिंग मुख्य प्रक्रिया प्यारामिटरहरू

1) लेजर शक्ति। लेजर वेल्डिङमा एक लेजर ऊर्जा घनत्व थ्रेसहोल्ड हुन्छ, जसको तल पग्लिएको गहिराइ कम हुन्छ, र एक पटक यो मान पुगेमा वा नाघ्यो भने, पग्लने गहिराइ पर्याप्त रूपमा बढ्छ। जब वर्कपीसमा लेजर पावर घनत्व थ्रेसहोल्ड (सामग्री निर्भर) भन्दा बढी हुन्छ, तब मात्र प्लाज्मा उत्पन्न हुन्छ, जसले गहिरो फ्यूजन वेल्डिंगको स्थिरीकरणलाई चिन्ह लगाउँछ। यदि लेजर पावर यस थ्रेसहोल्ड भन्दा तल छ भने, वर्कपीसले मात्र सतह पग्लन्छ, अर्थात् वेल्डिङ स्थिर ताप स्थानान्तरण प्रकारमा अगाडि बढ्छ। जब लेजर पावर घनत्व सानो प्वाल गठनको गम्भीर अवस्थाको नजिक हुन्छ, गहिरो फ्यूजन वेल्डिंग र कन्डक्शन वेल्डिंग वैकल्पिक हुन्छ र अस्थिर वेल्डिंग प्रक्रियाहरू बन्छन्, जसको परिणामस्वरूप पग्लिएको गहिराइमा ठूलो उतार-चढ़ाव हुन्छ। लेजर गहिरो फ्युजन वेल्डिङमा, लेजर पावरले चित्र 1 मा देखाइए अनुसार प्रवेशको गहिराइ र वेल्डिङ गति दुवै नियन्त्रण गर्दछ। पिघलिएको वेल्डिङको गहिराइ सीधै बीम पावर घनत्वसँग सम्बन्धित छ र घटना बीम पावर र बीम फोकल स्पटको कार्य हो। सामान्यतया, लेजर बीमको एक निश्चित व्यासको लागि, बिमको शक्ति बढ्दै जाँदा पग्लने गहिराइ बढ्छ।

2) बीम फोकल स्पट। बीम स्पट साइज लेजर वेल्डिङमा सबैभन्दा महत्त्वपूर्ण चरहरू मध्ये एक हो, किनकि यसले शक्ति घनत्व निर्धारण गर्दछ। यद्यपि, यसको मापन उच्च शक्ति लेजरहरूको लागि चुनौती हो, यद्यपि धेरै अप्रत्यक्ष मापन प्रविधिहरू पहिले नै उपलब्ध छन्।

किरण फोकल विवर्तन सीमा स्पट साइज प्रकाश विवर्तन सिद्धान्तबाट गणना गर्न सकिन्छ, तर फोकसिंग लेन्स विकृतिको उपस्थितिको कारण वास्तविक स्थान गणना गरिएको मान भन्दा ठूलो छ। सबैभन्दा सरल वास्तविक मापन विधि भनेको आइसोथर्मल प्रोफाइल विधि हो, जुन फोकल स्पट र पर्फोरेसन व्यास नाप्ने हो र मोटो कागजको साथ पोलीप्रोपाइलीन प्लेट जलाएपछि। यो विधि अभ्यास द्वारा मापन गर्नुपर्छ, लेजर शक्ति को आकार र बीम कार्य को समय माहिर।

3) सामग्री अवशोषण मूल्य। सामग्रीद्वारा लेजरको अवशोषण सामग्रीको केही महत्त्वपूर्ण गुणहरूमा निर्भर गर्दछ, जस्तै अवशोषण दर, परावर्तन, थर्मल चालकता, पग्लने तापक्रम, वाष्पीकरण तापमान, आदि। सबैभन्दा महत्त्वपूर्ण अवशोषण दर हो।

लेजर बीममा सामग्रीको अवशोषण दरलाई असर गर्ने कारकहरूले दुई पक्षहरू समावेश गर्दछ: पहिलो, सामग्रीको प्रतिरोधात्मकता। सामग्रीको पालिश गरिएको सतहको अवशोषण दर मापन गरेपछि, यो फेला पर्यो कि सामग्री अवशोषण दर प्रतिरोधात्मक गुणांकको वर्गमूलसँग समानुपातिक छ, जुन बदलीमा तापक्रममा भिन्न हुन्छ; दोस्रो, सामग्रीको सतह अवस्था (वा समाप्त) ले बीमको अवशोषण दरमा बढी महत्त्वपूर्ण प्रभाव पार्छ, यसरी वेल्डिङ प्रभावमा महत्त्वपूर्ण प्रभाव पार्छ।

CO2 लेजर आउटपुट तरंगदैर्ध्य सामान्यतया 10.6μm हुन्छ, सिरेमिक, गिलास, रबर, प्लास्टिक र अन्य गैर-धातुहरूको कोठाको तापक्रममा यसको अवशोषण दर धेरै उच्च हुन्छ, जबकि कोठाको तापक्रममा धातु सामग्रीहरू यसको अवशोषणमा एकदमै कमजोर हुन्छन्, जबसम्म सामग्री एक पटक पग्लिए वा वाष्पीकरण हुँदैन, यसको अवशोषण तीव्र रूपमा बढ्छ। बीममा सामग्रीको अवशोषण सुधार गर्न अक्साइड फिल्म विधिको सतह कोटिंग वा सतह उत्पादनको प्रयोग धेरै प्रभावकारी छ।

4) वेल्डिंग गति। वेल्डिङको गतिले पिघलिएको गहिराइमा ठूलो प्रभाव पार्छ, गति बढाउँदा पग्लिएको गहिराइ कम हुन्छ, तर गति धेरै कम छ र सामग्रीको अत्यधिक पग्लिनेछ, वर्कपीस वेल्ड मार्फत। तसर्थ, एक निश्चित लेजर शक्ति र एक विशेष सामाग्री को एक निश्चित मोटाई वेल्डिंग गति को एक उपयुक्त दायरा छ, र जसमा पिघल को अधिकतम गहिराई जब संगत गति मान प्राप्त गर्न सकिन्छ। चित्र 2 ले 1018 स्टीलको वेल्डिङ गति र पिघलिएको गहिराइ बीचको सम्बन्ध दिन्छ।

5) सुरक्षात्मक ग्यास। लेजर वेल्डिंग प्रक्रियाले प्रायः पग्लिएको पोखरीलाई सुरक्षित गर्न अक्रिय ग्यास प्रयोग गर्दछ, जब केहि सामग्रीहरू सतहको अक्सीकरणलाई ध्यान नदिई वेल्डेड गरिन्छ, तब सुरक्षालाई पनि विचार गर्दैन, तर प्राय जसो अनुप्रयोगहरूको लागि प्राय: हिलियम, आर्गन, नाइट्रोजन र अन्य ग्यासहरू सुरक्षाको लागि प्रयोग गरिन्छ, ताकि वेल्डिंग प्रक्रियाको क्रममा अक्सीकरणबाट वर्कपीस।

हेलियम सजिलै ionized छैन (आयनीकरण ऊर्जा उच्च छ), लेजर पास गर्न अनुमति दिन्छ र किरण ऊर्जा वर्कपीसको सतहमा बिना अवरोध पुग्न। यो लेजर वेल्डिङमा प्रयोग हुने सबैभन्दा प्रभावकारी सिल्डिङ ग्यास हो, तर यो महँगो छ।

अर्गन सस्तो र अधिक घना छ, त्यसैले यो राम्रो सुरक्षा गर्दछ। यद्यपि, यो उच्च तापक्रमको धातु प्लाज्मा आयनीकरणको लागि अतिसंवेदनशील छ, जसले किरणको भागलाई वर्कपीसमा ढाल्छ, वेल्डिङको लागि प्रभावकारी लेजर पावर घटाउँछ र वेल्डिङको गति र पग्लने गहिराइलाई पनि कम गर्छ। वेल्डेड भागको सतह हेलियम सुरक्षाको तुलनामा आर्गन सुरक्षाको साथ चिल्लो हुन्छ।

नाइट्रोजन सबैभन्दा सस्तो ढाल्ने ग्यास हो, तर यो केही प्रकारका स्टेनलेस स्टील वेल्डिङका लागि उपयुक्त हुँदैन, मुख्यतया धातुजन्य समस्याहरू, जस्तै अवशोषण, जसले कहिलेकाहीं ल्याप जोनमा पोरोसिटी उत्पन्न गर्छ।

शिल्डिङ ग्यास प्रयोग गर्ने दोस्रो भूमिका भनेको फोकस गर्ने लेन्सलाई धातुको वाष्प प्रदूषण र तरल पिघलाएका थोपाहरूको थुप्रोबाट जोगाउनु हो। यो विशेष गरी उच्च शक्ति लेजर वेल्डिंग मा आवश्यक छ, जहाँ ejecta धेरै शक्तिशाली हुन्छ।

शिल्डिङ ग्यासको तेस्रो कार्य भनेको उच्च शक्ति लेजर वेल्डिङद्वारा उत्पादित प्लाज्मा शिल्डिङलाई फैलाउन प्रभावकारी हुन्छ। धातुको भापले लेजर किरणलाई अवशोषित गर्छ र प्लाज्मा क्लाउडमा आयनाइज गर्छ, र धातुको वाष्पको वरिपरिको ढाल्ने ग्यास पनि तातोद्वारा आयनीकृत हुन्छ। यदि धेरै प्लाज्मा छ भने, लेजर बीम प्लाज्मा द्वारा केहि हद सम्म खपत हुन्छ। काम गर्ने सतहमा दोस्रो ऊर्जाको रूपमा प्लाज्माको उपस्थितिले पग्लिएको कम गहिराइ र वेल्ड पूलको सतह फराकिलो बनाउँछ। इलेक्ट्रोन जटिलताको दर प्लाज्मामा इलेक्ट्रोन घनत्व कम गर्न इलेक्ट्रोन-आयन र तटस्थ-एटम थ्री-बॉडी टक्करहरूको संख्या बढाएर बढेको छ। हल्का तटस्थ परमाणु, उच्च टक्कर आवृत्ति, उच्च कम्पाउन्ड दर; अर्कोतर्फ, सिल्डिङ ग्यासको मात्र उच्च आयनीकरण ऊर्जा, ताकि ग्यासको आयनीकरणको कारणले इलेक्ट्रोन घनत्व नबढोस्।

तालिकाबाट देख्न सकिन्छ, प्लाज्मा क्लाउड साइज प्रयोग गरिएको सुरक्षात्मक ग्याससँग भिन्न हुन्छ, हिलियम सबैभन्दा सानो, नाइट्रोजन पछि, र आर्गन प्रयोग गर्दा सबैभन्दा ठूलो हुन्छ। प्लाज्माको आकार जति ठूलो हुन्छ, पग्लने गहिराइ उति कम हुन्छ। यस भिन्नताको कारण सर्वप्रथम ग्यास अणुहरूको आयनीकरणको विभिन्न डिग्री र सुरक्षात्मक ग्यासहरूको विभिन्न घनत्वले गर्दा धातु वाष्पको प्रसारमा भिन्नताको कारण हो।

हेलियम सबैभन्दा कम आयनीकृत र सबैभन्दा कम घना हो, र यसले पग्लिएको धातुको पोखरीबाट बढ्दो धातु वाष्पलाई तुरुन्तै हटाउँछ। तसर्थ, हिलियमको प्रयोगले ढाल ग्यासको रूपमा प्लाज्माको दमनलाई अधिकतम बनाउन सक्छ, जसले गर्दा पिघ्ने गहिराइ बढ्छ र वेल्डिङको गतिमा सुधार हुन्छ; यसको हल्का वजन र उम्कने क्षमताको कारणले पोरोसिटी उत्पन्न गर्न सजिलो छैन। निस्सन्देह, हाम्रो वास्तविक वेल्डिंग परिणामहरूबाट, आर्गन ग्याँसको साथ सुरक्षाको प्रभाव खराब छैन।

कम वेल्डिंग गति क्षेत्रमा पग्लिएको गहिराइमा प्लाज्मा क्लाउड सबैभन्दा स्पष्ट छ। जब वेल्डिंग गति बढ्छ, यसको प्रभाव कमजोर हुनेछ।

वर्कपीस सतहमा पुग्न निश्चित दबाबमा नोजल खोल्ने ग्यासलाई बाहिर निकालिन्छ। नोजल को हाइड्रोडायनामिक आकार र आउटलेट को व्यास को आकार धेरै महत्त्वपूर्ण छन्। यो वेल्डिङ सतह ढाक्न स्प्रे गरिएको शील्डिङ ग्यास चलाउन पर्याप्त ठूलो हुनुपर्छ, तर लेन्सलाई प्रभावकारी रूपमा सुरक्षित गर्न र लेन्समा धातु वाष्प प्रदूषण वा धातु स्प्याटर क्षति रोक्नको लागि, नोजलको आकार पनि सीमित हुनुपर्छ। प्रवाह दर पनि नियन्त्रण गर्नुपर्छ, अन्यथा ढाल ग्यासको लामिना प्रवाह अशान्त हुन्छ र वायुमण्डल पग्लिएको पोखरीमा संलग्न हुन्छ, अन्ततः पोरोसिटी बनाउँछ।

सुरक्षा प्रभाव सुधार गर्नको लागि, अतिरिक्त पार्श्व उड्ने तरिका पनि उपलब्ध छ, त्यो हो, सानो व्यास नोजल मार्फत सुरक्षात्मक ग्यास निश्चित कोणमा सीधा गहिरो पिघलाएको वेल्ड प्वालमा हुनेछ। शिल्डिङ ग्यासले वर्कपीसको सतहमा रहेको प्लाज्मा क्लाउडलाई मात्र दबाउँदैन, तर प्वालमा रहेको प्लाज्मामा र सानो प्वालको गठनमा पनि प्रभाव पार्छ, फ्युजनको गहिराइ बढाउँछ र वांछनीय भन्दा गहिरो र फराकिलो वेल्ड सीम प्राप्त गर्दछ। यद्यपि, यो विधिलाई ग्यास प्रवाहको आकार र दिशाको सटीक नियन्त्रण चाहिन्छ, अन्यथा यसले अशान्ति उत्पन्न गर्न र पिघलिएको पोखरीलाई क्षति पुर्‍याउन सजिलो हुन्छ, परिणामस्वरूप वेल्डिंग प्रक्रिया स्थिर गर्न गाह्रो हुन्छ।

6) लेन्स फोकल लम्बाइ। वेल्डिङ सामान्यतया लेजर अभिसरण, 63 ~ 254mm (2.5 '~ 10 ') लेन्सको फोकल लम्बाइ को सामान्य छनोट फोकस गर्न प्रयोग गरिन्छ। फोकस गरिएको स्पट साइज फोकल लम्बाइसँग समानुपातिक हुन्छ, फोकल लम्बाइ जति छोटो हुन्छ, स्पट त्यति सानो हुन्छ। तर फोकल लम्बाइले फोकल डेप्थलाई पनि असर गर्छ, त्यो हो, फोकल लम्बाइको साथमा फोकल गहिराई बढ्छ, त्यसैले छोटो फोकल लम्बाइले पावर घनत्व सुधार गर्न सक्छ, तर सानो फोकल गहिराइको कारणले, लेन्स र workpiece बीचको दूरी सही रूपमा कायम हुनुपर्छ, र पिघलिएको गहिराइ ठूलो हुँदैन। वेल्डिङ प्रक्रिया र लेजर मोडको समयमा उत्पन्न भएको स्प्याटरको प्रभावका कारण, फोकसको सबैभन्दा छोटो गहिराइ प्रयोग गरेर वास्तविक वेल्डिङ बढी फोकल लम्बाइ १२६mm (5')। जब सिम ठूलो हुन्छ वा स्पट साइज बढाएर वेल्ड सीम बढाउन आवश्यक हुन्छ, 254mm को फोकल लम्बाइ भएको लेन्स (10 ' पावर आउटमा आउटपुट) चयन गर्न सकिन्छ। गहिरो पिघल सानो प्वाल प्रभाव प्राप्त गर्न आवश्यक छ।

जब लेजर पावर 2kW नाघ्छ, विशेष गरी 10.6μm CO2 लेजर बीमको लागि, विशेष अप्टिकल सामग्रीको प्रयोगको कारणले गर्दा, फोकस गर्ने लेन्समा अप्टिकल क्षतिको जोखिमबाट बच्नको लागि, प्राय: प्रतिबिम्ब फोकस गर्ने विधि छनौट गर्नुहोस्, सामान्यतया परावर्तकको लागि पालिश गरिएको तामा मिरर प्रयोग गरेर। प्रभावकारी शीतलनको कारण, यो प्रायः उच्च शक्ति लेजर बीम फोकसको लागि सिफारिस गरिन्छ।

7) केन्द्र बिन्दु स्थिति। वेल्डिङ, पर्याप्त शक्ति घनत्व कायम राख्न, केन्द्र बिन्दु स्थिति महत्वपूर्ण छ। workpiece सतह सापेक्ष केन्द्र बिन्दु को स्थिति मा परिवर्तन सीधा वेल्ड चौडाई र गहिराई मा असर गर्छ। चित्र 3 ले 1018 स्टीलको पिघल र सिम चौडाइको गहिराइमा केन्द्र बिन्दु स्थितिको प्रभाव देखाउँछ। धेरैजसो लेजर वेल्डिङ एपहरूमा, फोकल पोइन्ट सामान्यतया वर्कपीस सतह मुनि पग्लिएको वांछित गहिराइको लगभग 1/4 राखिएको हुन्छ।

8) लेजर बीम स्थिति। लेजर वेल्डिङ विभिन्न सामग्रीहरूमा, लेजर बीम स्थितिले वेल्डको अन्तिम गुणस्तर नियन्त्रण गर्दछ, विशेष गरी बट जोइन्टहरूको मामलामा जुन ल्याप जोइन्टहरू भन्दा यसप्रति बढी संवेदनशील हुन्छ। उदाहरणका लागि, जब कडा स्टिल गियरहरूलाई हल्का स्टिल ड्रमहरूमा वेल्ड गरिन्छ, लेजर बीम स्थितिको उचित नियन्त्रणले मुख्य रूपमा कम कार्बन कम्पोनेन्ट भएको वेल्डको उत्पादनलाई सहज बनाउँदछ, जसमा राम्रो क्र्याक प्रतिरोध हुन्छ। केहि अनुप्रयोगहरूमा, वर्कपीसको ज्यामितिलाई वेल्डेड गर्न लेजर बीमलाई कोणबाट विचलित गर्न आवश्यक छ। जब बीम अक्ष र संयुक्त विमान बीचको विक्षेपन कोण 100 डिग्री भित्र हुन्छ, workpiece द्वारा लेजर ऊर्जा को अवशोषण प्रभावित हुनेछैन।

9) लेजर पावरको वेल्डिङ सुरु र अन्त्य बिन्दु क्रमिक वृद्धि, क्रमिक गिरावट नियन्त्रण। लेजर गहिरो फ्यूजन वेल्डिंग, वेल्डको गहिराइको पर्वाह नगरी, सानो प्वालहरूको घटना सधैं अवस्थित हुन्छ। जब वेल्डिङ प्रक्रिया समाप्त हुन्छ र पावर स्विच बन्द हुन्छ, वेल्डको अन्त्यमा एउटा क्रेटर देखा पर्नेछ। थप रूपमा, जब लेजर वेल्डिंग तहले मूल वेल्डलाई ढाक्छ, त्यहाँ लेजर बीमको अत्यधिक अवशोषण हुनेछ, जसको परिणामस्वरूप वेल्डको ओभरहेटिंग वा पोरोसिटी हुनेछ।

माथिको घटनालाई रोक्नको लागि, पावर स्टार्ट र स्टप प्वाइन्टहरू प्रोग्राम गर्न सकिन्छ ताकि पावर स्टार्ट र स्टप टाइमहरू समायोज्य हुन्छन्, अर्थात् प्रारम्भिक शक्तिलाई इलेक्ट्रोनिक रूपमा शून्यबाट सेट पावर मानमा छोटो अवधिमा बढाइन्छ र वेल्डिङ समय समायोजन गरिन्छ, र अन्तमा वेल्डिङ अवधिमा बिस्तारै सेट पावरबाट शून्य मानमा पावर घटाइन्छ।