A lézeres hegesztőgép mély behatolású hegesztése általában száloptikás folyamatos lézersugarat használ az anyagok csatlakoztatásának befejezéséhez. A kohászati fizikai folyamat nagyon hasonlít az elektronsugaras hegesztéshez, ami azt jelenti, hogy az energiaátalakítási mechanizmus egy "kulcslyuk" szerkezeten keresztül történik.
Kellően nagy teljesítménysűrűségű lézerrel történő besugárzáskor az anyag elpárolog és kis lyukakat képez. Ez a gőzzel teli lyuk olyan, mint egy fekete test, elnyeli a beeső sugár szinte minden energiáját. Az üregben az egyensúlyi hőmérséklet megközelítőleg eléri a 2500 °C-ot. A magas hőmérsékletű kamra külső faláról hőátadva megolvasztja a kamra körül a fémet. A kis lyukat magas hőmérsékletű gőz tölti ki, amely a fal anyagának folyamatos elpárologtatásával sugárnyaláb besugárzása során keletkezik. A kis lyuk négy falát olvadt fém, míg a folyékony fémet szilárd anyagok veszik körül. A legtöbb hagyományos hegesztési eljárásnál és a lézeres vezetéses hegesztésnél az energia először a munkadarab felületén rakódik le, majd továbbítja a felületre. A lyukfalon kívüli folyadékáramlás és a falréteg felületi feszültsége dinamikus egyensúlyt tart fenn az üregben folyamatosan keletkező gőznyomással. A sugár folyamatosan belép a kis lyukba, és a lyukon kívüli anyag folyamatosan áramlik. Ahogy a fénysugár mozog, a kis lyuk stabil áramlási állapotban marad. Vagyis a kis lyuk és a lyukfalat körülvevő fémolvadék a vezetőgerenda előrehaladási sebességével halad előre, és az olvadt fém kitölti a kis lyuk által hagyott rést, és összecsapódik, hegesztési varratot képezve. A fenti folyamatok mindegyike nagyon gyorsan lezajlik, így a hegesztési sebesség könnyen elérheti a néhány métert percenként.
A lézeres mélybehatolásos hegesztés fő folyamatparaméterei
1. Sugárfókusz.
A lézerhegesztésnél a sugárfolt mérete az egyik legfontosabb változó, hiszen ez határozza meg a teljesítménysűrűséget. A nagy teljesítményű lézerek esetében azonban a sok közvetett mérési technika ellenére mérésük továbbra is kihívást jelent.
A nyalábfókuszálás és diffrakció maximális foltmérete a fényelhajlás elmélete alapján kiszámítható, de a fókuszáló lencse aberrációja miatt a tényleges foltméret nagyobb, mint a számított érték. A legegyszerűbb gyakorlati mérési módszer az izoterm kontúrmódszer, amely vastag papír segítségével égeti el, és áthatol a polipropilén lemezen a fókuszpont és a perforáció átmérőjének mérésére. Ezt a módszert mérésen keresztül kell gyakorolni a lézer teljesítményének és a sugár működési idejének megértéséhez.
2.Lézer teljesítmény.
A lézeres hegesztésnél van egy lézerenergia-sűrűség-küszöb. Ez alatt az érték alatt a behatolási mélység nagyon sekély. Ha ezt az értéket elérjük vagy túllépjük, a behatolási mélység jelentősen megnő. Plazma csak akkor keletkezik, ha a lézer teljesítménysűrűsége a munkadarabon meghaladja a küszöbértéket, jelezve a stabil mélybehatoló hegesztés előrehaladását. Ha a lézerteljesítmény e küszöbérték alatt van, akkor csak a munkadarab felületi megolvadása következik be, azaz a hegesztés stabil hővezető képességgel történik. Amikor a lézer teljesítménysűrűsége megközelíti a kis lyukak kialakításának kritikus feltételét, a mélybehatoló hegesztés és a vezetőhegesztés váltakozva instabil hegesztési folyamatokká válik, ami jelentős ingadozásokhoz vezet a behatolási mélységben. A lézeres mélybehatolásos hegesztésnél a lézerteljesítmény szabályozza a behatolási mélységet és a hegesztési sebességet is. A hegesztési behatolási mélység közvetlenül kapcsolódik a sugár teljesítménysűrűségéhez, és a beeső sugárteljesítmény és a sugárfókusz függvénye. Általánosságban elmondható, hogy bizonyos átmérőjű lézersugaraknál a behatolási mélység a sugárteljesítmény növekedésével nő.
Ha szeretne többet megtudni a lézeres hegesztőgépekről, kövessen minket. Időnként frissítjük a fémlézeres hegesztőgépekkel kapcsolatos releváns információkat.
