Macchine per saldatura laser

Densità di potenza laser:La densità di potenza laser si riferisce alla potenza laser per unità di area.
Densità di potenza (W/c㎡) =4*Energia dell'impulso laser (J)/πDiametro del punto (cm)²*Larghezza dell'impulso Diametro del punto (mm) =[Lunghezza focale di messa a fuoco (mm)/Lunghezza focale di collimazione della testa laser (mm)]*Diametro del nucleo della fibra ottica (mm) 1 cm =10mm =10000um

Potenza laser:Saldatura laser in presenza di una soglia di densità di energia laser 104-106W/cm², al di sotto di questo valore, l'assorbimento di energia laser da parte del metallo può solo causare l'aumento della temperatura superficiale del materiale, ma mantenere invariata la fase solida, una volta raggiunto o superato il valore, la profondità di fusione aumenterà sostanzialmente. Solo quando la densità di potenza laser sul pezzo supera il valore soglia (dipendente dal materiale), viene generato un plasma, che segna la stabilizzazione della profondità di saldatura per fusione. Se la potenza laser raggiunge il valore soglia, si verifica solo la fusione superficiale sul pezzo, ovvero la saldatura avviene in un tipo di conduzione termica costante. Quando la densità di potenza laser è nelle vicinanze di 106 W/cm², che è la condizione critica per la formazione di piccoli fori, la fusione profonda e la saldatura a conduzione termica avvengono alternativamente e il processo di saldatura diventa instabile, portando a grandi fluttuazioni nella profondità di penetrazione. Nella saldatura a fusione profonda laser, la potenza laser controlla sia la profondità di penetrazione che la velocità di saldatura. La profondità di saldatura è direttamente correlata alla densità di potenza del raggio ed è una funzione della potenza del raggio incidente e del punto focale del raggio. In generale, per un dato diametro del raggio laser, la profondità di penetrazione aumenta all'aumentare della potenza del raggio.

Forma d'onda della larghezza dell'impulso laser:In generale, quando il laser inizia ad agire sulla superficie del materiale lavorato, la riflettività è elevata e quando la temperatura superficiale del materiale sale fino al punto di fusione, la riflettività diminuisce rapidamente. Quando la temperatura superficiale del materiale è nello stato di fusione, la riflettività si stabilizza a un certo valore. Quindi, quando si salda un materiale altamente riflettente, se viene sostenuta un'onda quadra (l'energia richiesta è molto più alta dell'acciaio inossidabile), l'inizio della fase di riflettività del rame è elevata, la maggior parte della luce viene riflessa, la seconda fase della temperatura del rame aumenta la riflettività diminuisce, il rame inizia ad assorbire energia, se questa volta è ancora un'energia molto elevata, la temperatura del rame può essere riscaldata fino al punto di ebollizione, con conseguente instabilità della saldatura, quindi è necessario utilizzare un pre Spike con un lento declino della forma d'onda.

Quantità di sfocatura:La defocalizzazione è la distanza dalla superficie della saldatura al punto più piccolo del raggio laser focalizzato durante la saldatura. Esistono due tipi di defocalizzazione: defocalizzazione positiva e defocalizzazione negativa. Come mostrato nella figura, il piano focale situato sopra il pezzo in lavorazione è una defocalizzazione positiva e viceversa è una defocalizzazione negativa. Modificando la quantità di defocalizzazione è possibile modificare le dimensioni del punto di riscaldamento laser e le condizioni di incidenza del raggio. Una singola quantità di defocalizzazione è troppo grande per aumentare il diametro del punto, ridurre la densità di potenza sopra il punto, in modo che la profondità di fusione venga ridotta. La quantità di defocalizzazione non influisce solo sulle dimensioni del diametro del punto sulla superficie del pezzo in lavorazione, ma influisce anche sulla direzione di incidenza del raggio, sulla modalità di saldatura, ecc. e quindi ha un impatto maggiore sulla forma della saldatura, sul bagno fuso e sull'area della sezione trasversale.

Velocità di saldatura:La velocità di saldatura influisce sull'apporto di calore per unità di tempo. Se la velocità di saldatura è troppo lenta, l'apporto di calore sarà troppo grande, con conseguente bruciatura del pezzo; se la velocità di saldatura è troppo veloce, l'apporto di calore sarà troppo piccolo, con conseguente saldatura del pezzo. Sotto una certa potenza laser, aumentare la velocità di saldatura, l'apporto di calore diminuisce, la profondità di saldatura diminuisce. Un'adeguata riduzione della velocità di saldatura può aumentare la profondità di fusione, ma se la velocità di saldatura è troppo bassa, la profondità di fusione non aumenterà, ma piuttosto aumenterà la larghezza di fusione.

Gas protettivo:Il processo di saldatura laser spesso utilizza gas inerti per proteggere il bagno fuso, quando alcuni materiali di saldatura non si preoccupano dell'ossidazione superficiale non possono essere presi in considerazione per la protezione, ma per la maggior parte delle applicazioni vengono spesso utilizzati elio, argon, azoto e altri gas per la protezione, in modo che il pezzo nel processo di saldatura dall'ossidazione. Il secondo ruolo dell'uso di gas protettivi è quello di proteggere la lente di messa a fuoco dalla contaminazione del vapore metallico e dallo sputtering di gocce liquide. Soprattutto nella saldatura laser ad alta potenza, poiché i suoi ejecta diventano molto forti, in questo momento è molto necessario proteggere la lente. Il terzo ruolo del gas protettivo è quello di dissipare la schermatura al plasma generata dalla saldatura laser ad alta potenza è molto efficace. Il vapore metallico assorbe il raggio laser e si ionizza in una nuvola di plasma e anche il gas protettivo attorno al vapore metallico si ionizza a causa del calore. Se è presente troppo plasma, il raggio laser viene consumato in una certa misura dal plasma. Il plasma è presente sulla superficie di lavoro come seconda fonte di energia, rendendo la profondità di fusione più bassa e la superficie del bagno di saldatura più ampia. L'effetto della nube di plasma sulla profondità di fusione è più pronunciato nella zona a bassa velocità di saldatura. Il suo effetto diminuisce quando la velocità di saldatura viene aumentata.

Materiali di saldatura:L'assorbimento del raggio laser da parte del materiale dipende da alcune importanti proprietà del materiale, come il tasso di assorbimento, la riflettività, la conduttività termica, la temperatura di fusione, la temperatura di evaporazione e così via, di cui il più importante è il tasso di assorbimento. I fattori che influenzano l'assorbimento del raggio laser da parte del materiale includono due aspetti: in primo luogo, il coefficiente di resistenza elettrica del materiale, dopo aver misurato il tasso di assorbimento della superficie lucidata del materiale, si è scoperto che il tasso di assorbimento del materiale è proporzionale alla radice quadrata del coefficiente di resistenza elettrica, che varia con la temperatura; in secondo luogo, lo stato superficiale del materiale (o il grado di finitura) ha un effetto più importante sul tasso di assorbimento del raggio, che avrà un effetto significativo sull'effetto di saldatura.