Saldim me lazermund të arrihet duke përdorur rreze lazer të vazhdueshme ose pulsuese. Parimet esaldimi me lazermund të ndahet në saldim me përçueshmëri të nxehtësisë dhe saldim me penetrim të thellë me lazer. Kur densiteti i fuqisë është më i vogël se 104~105 W/cm2, është saldim me përcjellje të nxehtësisë. Në këtë kohë, thellësia e depërtimit është e cekët dhe shpejtësia e saldimit është e ngadaltë; kur dendësia e fuqisë është më e madhe se 105~107 W/cm2, sipërfaqja metalike është konkave në “vrima” për shkak të nxehtësisë, duke formuar saldim me penetrim të thellë, i cili ka karakteristikat e shpejtësisë së shpejtë të saldimit dhe raportit të madh të pamjes. Parimi i përçueshmërisë termikesaldimi me lazerështë: rrezatimi lazer ngroh sipërfaqen që do të përpunohet, dhe nxehtësia e sipërfaqes shpërndahet në brendësi përmes përçueshmërisë termike. Duke kontrolluar parametrat e lazerit si gjerësia e pulsit lazer, energjia, fuqia maksimale dhe frekuenca e përsëritjes, pjesa e punës shkrihet për të formuar një pishinë specifike të shkrirë.
Saldimi me penetrim të thellë me lazer zakonisht përdor një rreze lazer të vazhdueshme për të përfunduar lidhjen e materialeve. Procesi i tij fizik metalurgjik është shumë i ngjashëm me atë të saldimit me rreze elektronike, domethënë, mekanizmi i konvertimit të energjisë përfundon përmes një strukture "vrima çelës".
Nën rrezatim lazer me një densitet mjaft të lartë të fuqisë, materiali avullon dhe krijohen vrima të vogla. Kjo vrimë e vogël e mbushur me avull është si një trup i zi, duke thithur pothuajse të gjithë energjinë e rrezes rënëse. Temperatura e ekuilibrit në vrimë arrin rreth 2500°C. Nxehtësia bartet nga muri i jashtëm i vrimës me temperaturë të lartë, duke bërë që metali që rrethon vrimën të shkrihet. Vrima e vogël është e mbushur me avull me temperaturë të lartë të krijuar nga avullimi i vazhdueshëm i materialit të murit nën rrezatim të rrezes. Muret e vrimës së vogël janë të rrethuara nga metali i shkrirë dhe metali i lëngshëm është i rrethuar nga materiale të ngurta (në shumicën e proceseve konvencionale të saldimit dhe saldimit me përçueshmëri me lazer, energjia së pari depozitohet në sipërfaqen e pjesës së punës dhe më pas transportohet në brendësi me anë të transferimit ). Rrjedha e lëngut jashtë murit të vrimës dhe tensioni sipërfaqësor i shtresës së murit janë në fazë me presionin e avullit të krijuar vazhdimisht në zgavrën e vrimës dhe mbajnë një ekuilibër dinamik. Rrezja e dritës vazhdimisht hyn në vrimën e vogël, dhe materiali jashtë vrimës së vogël rrjedh vazhdimisht. Ndërsa rrezja e dritës lëviz, vrima e vogël është gjithmonë në një gjendje të qëndrueshme rrjedhjeje.
Kjo do të thotë, vrima e vogël dhe metali i shkrirë që rrethon murin e vrimës lëvizin përpara me shpejtësinë përpara të rrezes pilot. Metali i shkrirë mbush boshllëkun e mbetur pas heqjes së vrimës së vogël dhe kondensohet në përputhje me rrethanat dhe formohet saldimi. E gjithë kjo ndodh aq shpejt sa shpejtësia e saldimit mund të arrijë lehtësisht disa metra në minutë.
Pasi të kuptojmë konceptet bazë të densitetit të fuqisë, saldimit me përçueshmëri termike dhe saldimit me penetrim të thellë, më pas do të bëjmë një analizë krahasuese të densitetit të fuqisë dhe fazave metalografike të diametrave të ndryshëm të bërthamës.
Krahasimi i eksperimenteve të saldimit bazuar në diametrat e zakonshëm të bërthamës lazer në treg:
Dendësia e fuqisë së pozicionit të pikës fokale të lazerëve me diametra të ndryshëm të bërthamës
Nga këndvështrimi i densitetit të fuqisë, me të njëjtën fuqi, sa më i vogël të jetë diametri i bërthamës, aq më i lartë është shkëlqimi i lazerit dhe aq më e përqendruar është energjia. Nëse lazeri krahasohet me një thikë të mprehtë, sa më i vogël të jetë diametri i bërthamës, aq më i mprehtë është lazeri. Dendësia e fuqisë së lazerit me diametër të bërthamës 14um është më shumë se 50 herë më e madhe se lazeri me diametër bërthamor 100um dhe aftësia e përpunimit është më e fortë. Në të njëjtën kohë, dendësia e fuqisë e llogaritur këtu është vetëm një densitet i thjeshtë mesatar. Shpërndarja aktuale e energjisë është një shpërndarje e përafërt Gaussian, dhe energjia qendrore do të jetë disa herë më e madhe se dendësia mesatare e fuqisë.
Diagrami skematik i shpërndarjes së energjisë lazer me diametra të ndryshëm të bërthamës
Ngjyra e diagramit të shpërndarjes së energjisë është shpërndarja e energjisë. Sa më e kuqe të jetë ngjyra, aq më e lartë është energjia. Energjia e kuqe është vendi ku përqendrohet energjia. Nëpërmjet shpërndarjes së energjisë lazer të rrezeve lazer me diametra të ndryshëm të bërthamës, mund të shihet se pjesa e përparme e rrezes lazer nuk është e mprehtë dhe rrezja lazer është e mprehtë. Sa më e vogël, aq më e përqendruar energjia në një pikë, aq më e mprehtë është dhe aq më e fortë është aftësia e saj depërtuese.
Krahasimi i efekteve të saldimit të lazerëve me diametra të ndryshëm të bërthamës
Krahasimi i lazerëve me diametra të ndryshëm të bërthamës:
(1) Eksperimenti përdor një shpejtësi prej 150 mm/s, saldim me pozicion fokusi, dhe materiali është alumini 1 seri, 2 mm i trashë;
(2) Sa më i madh të jetë diametri i bërthamës, aq më e madhe është gjerësia e shkrirjes, aq më e madhe është zona e prekur nga nxehtësia dhe aq më e vogël është densiteti i fuqisë së njësisë. Kur diametri i bërthamës tejkalon 200um, nuk është e lehtë të arrihet një thellësi depërtimi në lidhjet me reaksion të lartë si alumini dhe bakri, dhe një saldim me penetrim të thellë më të lartë mund të arrihet vetëm me fuqi të lartë;
(3) Lazerët me bërthama të vogla kanë densitet të lartë të fuqisë dhe mund të hapin shpejt vrimat e çelësave në sipërfaqen e materialeve me energji të lartë dhe zona të vogla të prekura nga nxehtësia. Sidoqoftë, në të njëjtën kohë, sipërfaqja e saldimit është e përafërt dhe probabiliteti i kolapsit të vrimës së çelësit është i lartë gjatë saldimit me shpejtësi të ulët, dhe vrima e çelësit mbyllet gjatë ciklit të saldimit. Cikli është i gjatë dhe defekte të tilla si defekte dhe pore janë të prirura të shfaqen. Është i përshtatshëm për përpunim me shpejtësi të lartë ose përpunim me një trajektore lëkundjeje;
(4) Lazerët me diametër të madh të bërthamës kanë pika më të mëdha drite dhe energji më të shpërndarë, duke i bërë ata më të përshtatshëm për rishkrirjen e sipërfaqes me lazer, veshjen, pjekjen dhe procese të tjera.
Koha e postimit: Tetor-06-2023
