Lazer qaynağı lazer emalı texnologiyasının tətbiqinin vacib aspektlərindən biri olmaqla yanaşı, həm də 21-ci əsrdə ən diqqətçəkən və perspektivli qaynaq texnologiyasıdır. Ənənəvi qaynaq üsulları ilə müqayisədə lazer qaynağı bir çox üstünlüklərə, daha yüksək qaynaq keyfiyyətinə və daha sürətli səmərəliliyə malikdir. Hazırda lazer qaynaq texnologiyası istehsalatda, toz metallurgiyasında, avtomobil sənayesində, elektronika sənayesində, biotibbdə və digər sahələrdə geniş istifadə olunur.
Qaynaq hovuzunun əmələ gəlmə mexanizminə görə, lazer qaynaqının iki əsas qaynaq mexanizmi var: istilik keçirici qaynaq və dərin nüfuzetmə (kiçik dəlikli) qaynaq. İstilik keçirici qaynaq nəticəsində yaranan istilik istilik ötürülməsi yolu ilə iş parçasına yayılır ki, qaynağın səthi əriyir, əsasən buxarlanma fenomeni yoxdur ki, bu da tez-tez aşağı sürətli nazik divarlı komponentlərin qaynaqında istifadə olunur. Dərin ərimə qaynağı materialı buxarlandırır və çox miqdarda plazma əmələ gətirir. Böyük istilik səbəbindən əridilmiş hovuzun ön ucunda deşiklər olacaq. Dərin nüfuzetmə qaynağı iş parçasını hərtərəfli qaynaq edə bilər və giriş enerjisi böyükdür, qaynaq sürəti sürətlidir, ən çox istifadə edilən lazer qaynaq rejimidir.
Lazer qaynaq keyfiyyətinə təsir edən bir çox proses parametrləri var, məsələn, güc sıxlığı, lazer impuls dalğa forması, fokusdan çıxarma, qaynaq sürəti və köməkçi üfürmə qazı.
1. Lazer gücünün sıxlığı Güc sıxlığı lazer emalında ən vacib parametrlərdən biridir. Daha yüksək güc sıxlığı ilə səth təbəqəsi mikrosaniyəlik zaman aralığında qaynama nöqtəsinə qədər qızdırıla bilər və bu da çox miqdarda buxarlanma yaradır. Buna görə də, yüksək güc sıxlığı deşmə, kəsmə və oyma kimi material çıxarma emalı üçün çox əlverişlidir. Aşağı güc sıxlığı üçün səth temperaturunun qaynama nöqtəsinə çatması bir neçə millisaniyə çəkir və səth təbəqəsi buxarlanmadan əvvəl alt təbəqə ərimə nöqtəsinə çatır ki, bu da yaxşı ərimə qaynağı yaratmaq asandır. Buna görə də, istilik keçiriciliyi lazer qaynağında güc sıxlığı diapazonu 104-106W/sm2-dir.
2. Lazer impuls dalğa forması
Lazer impuls dalğa forması yalnız materialın çıxarılmasını materialın əriməsindən ayırmaq üçün vacib bir parametr deyil, həm də emal avadanlığının həcmini və dəyərini müəyyən etmək üçün əsas parametrdir. Yüksək intensivlikli lazer şüası materialın səthinə tətbiq edildikdə, material səthində lazer enerjisinin əks olunması və itkisinin 60-90%-i, xüsusən də qızıl, gümüş, mis, alüminium, titan və digər materiallarda güclü əks olunma və sürətli istilik ötürülməsi olacaq. Lazer impuls siqnalı zamanı metalın əks olunması zamanla dəyişir. Materialın səth temperaturu ərimə nöqtəsinə qaldırıldıqda, əks olunma sürətlə azalır və səth ərimə vəziyyətində olduqda, əks olunma müəyyən bir dəyərdə sabitləşir.
3. İmpuls eni İmpuls eni impulslu lazer qaynaqının vacib parametridir. İmpuls eni nüfuzetmə dərinliyi və istilik təsir zonası ilə müəyyən edilirdi. İmpuls eni nə qədər uzun olarsa, istilik təsir zonası da bir o qədər böyük olur və nüfuzetmə dərinliyi impuls eninin 1/2 gücü ilə artır. Lakin, impuls eninin artması pik gücünü azaldacaq, buna görə də impuls eninin artması ümumiyyətlə istilik keçiriciliyi qaynağı üçün istifadə olunur və bu da geniş və dayaz qaynaq ölçüsünə gətirib çıxarır, xüsusən də nazik və qalın lövhələrin qucaq qaynağı üçün uyğundur. Lakin, daha aşağı pik gücü artıq istilik girişinə səbəb olur və hər bir material nüfuzetməni maksimum dərəcədə artıran optimal impuls eninə malikdir.
4, lazerlə qaynaqlama zamanı adətən müəyyən miqdarda defokus tələb olunur, çünki nöqtə güc sıxlığının mərkəzindəki lazer fokusu çox yüksəkdir və asanlıqla dəliklərə buxarlanır. Güc sıxlığının paylanması lazer fokusundan uzaq olan hər bir müstəvidə nisbətən vahiddir. İki defokuslama üsulu mövcuddur: müsbət defokuslama və mənfi defokuslama. Fokus müstəvisi iş parçasının üstündə yerləşirsə, bu, müsbət defokuslamadır; əks halda isə mənfi defokuslamadır. Həndəsi optika nəzəriyyəsinə görə, müsbət və mənfi defokuslama müstəviləri ilə qaynaq müstəvisi arasındakı məsafə bərabər olduqda, müvafiq müstəvidəki güc sıxlığı təxminən eynidir, lakin əldə edilən qaynaq hovuzunun forması fərqlidir. Mənfi defokuslama halında, daha böyük nüfuzetmə əldə edilə bilər ki, bu da əridilmiş hovuzun əmələ gəlməsi prosesi ilə əlaqədardır.
5, qaynaq sürəti Qaynaq sürəti qaynaq səthinin keyfiyyətini, nüfuzetməni, istiliyin təsir zonasını və s. müəyyən edir. Qaynaq sürəti vahid vaxta düşən istilik girişinə təsir edəcək. Qaynaq sürəti çox yavaş olarsa, istilik girişi çox böyükdür və bu da iş parçasının yanmasına səbəb olur. Qaynaq sürəti çox sürətli olarsa, istilik girişi çox kiçikdir və bu da iş parçasının qaynaqının qeyri-şəffaf olmasına səbəb olur. Qaynaq sürətinin azaldılması adətən nüfuzetməni yaxşılaşdırmaq üçün istifadə olunur.
6, köməkçi üfürmə qoruyucu qazı köməkçi üfürmə qoruyucu qazı yüksək güclü lazer qaynaqında vacib bir prosesdir. Bir tərəfdən metal materialların püskürməsinin və fokuslama güzgüsünü çirkləndirməsinin qarşısını almaq; digər tərəfdən, qaynaq prosesində əmələ gələn plazmanın çox fokuslanmasının və lazerin materialın səthinə çatmasının qarşısını almaqdır. Lazer qaynağı prosesində əridilmiş hovuzu qorumaq üçün tez-tez helium, argon, azot və digər qazlar istifadə olunur ki, iş parçası qaynaq mühəndisliyində oksidləşmədən qorunsun. Qoruyucu qazın növü, hava axınının ölçüsü və üfürmə bucağı kimi amillər qaynaq nəticəsinə böyük təsir göstərir. Müxtəlif üfürmə üsulları da qaynaq keyfiyyətinə müəyyən təsir göstərir.
Helium asanlıqla ionlaşmır (yüksək ionlaşdırıcı enerjiyə malikdir), bu da lazerin rahat keçməsinə və şüa enerjisinin iş parçasının səthinə maneəsiz çatmasına imkan verir. Bu, lazer qaynaqında istifadə edilən ən təsirli qoruyucu qazdır, lakin qiyməti nisbətən bahadır. Arqon daha ucuz və sıxdır, buna görə də daha yaxşı qorunmaya malikdir. Bununla belə, yüksək temperaturlu metal plazma ilə asanlıqla ionlaşır və beləliklə, şüanın bir hissəsini iş parçasından qoruyur, effektiv lazer qaynaq gücünü azaldır, eyni zamanda qaynaq sürətinə və nüfuzetməyə zərər verir. Arqonla qorunan qaynaqların səthləri heliumla qorunanlardan daha hamardır. Azot qoruyucu qaz kimi ən ucuzdur, lakin əsasən bəzən ətək zonasında məsamələr yaradan udma kimi metallurgiya problemləri səbəbindən bəzi paslanmayan polad qaynaq növləri üçün uyğun deyil.
Yeni bir qaynaq texnologiyası olaraq, lazer qaynağı yüksək enerji sıxlığı, yüksək sürət, yüksək dəqiqlik, dərin nüfuzetmə və güclü uyğunlaşma xüsusiyyətlərinə malikdir. Onun tətbiqi getdikcə daha genişlənir ki, bu da təkcə istehsal səmərəliliyini artırmaqla yanaşı, həm də qaynaq keyfiyyətini də yaxşılaşdıra bilər. Lazer qaynaq texnologiyası, şübhəsiz ki, material emalı sahəsində daha vacib rol oynayacaq.
Yazı vaxtı: 28 Mart 2023
