Laserschweißen ass ee vun de wichtegsten Aspekter vun der Uwendung vun der Laserveraarbechtungstechnologie, awer och déi opfällegst a villverspriechendst Schweißtechnologie am 21. Joerhonnert. Am Verglach mat traditionelle Schweißmethoden huet Laserschweißen vill Virdeeler, eng méi héich Schweißqualitéit a méi séier Effizienz. De Moment gëtt d'Laserschweißtechnologie wäit verbreet an der Fabrikatioun, der Pulvermetallurgie, der Automobilindustrie, der Elektronikindustrie, der Biomedizin an anere Beräicher agesat.
Geméiss dem Bildungsmechanismus vum Schmelzbad gëtt et beim Laserschweißen zwou grondleeënd Schweißmechanismen: Wärmeleitungsschweißen a Déifpenetratiounsschweißen (kleng Lächer). D'Hëtzt, déi beim Wärmeleitungsschweißen entsteet, gëtt duerch Wärmetransfer op d'Wierkstéck verdeelt, sou datt d'Uewerfläch vun der Schweißnaht geschmolz gëtt, ouni grondsätzlech Verdampfungsphänomen, wat dacks beim Schweißen vun Dënnwandkomponenten mat niddreger Geschwindegkeet benotzt gëtt. Déifschmelzschweißen verdampft d'Material a bildt eng grouss Quantitéit u Plasma. Wéinst der grousser Hëtzt entstinn Lächer am viischten Enn vum Schmelzbad. Déifpenetratiounsschweißen kann d'Wierkstéck grëndlech schweessen, an d'Inputenergie ass grouss, d'Schweißgeschwindegkeet ass séier, ass déi am meeschte verbreet Laserschweißmethod.
Et gi vill Prozessparameteren, déi d'Qualitéit vum Laserschweiss beaflossen, wéi zum Beispill d'Leeschtungsdicht, d'Laserpulswellenform, den Defokus, d'Schweissgeschwindegkeet an den Hëllefsblasgas.
1. Laserleistungsdicht D'Leistungsdicht ass ee vun de kriteschste Parameteren an der Laserveraarbechtung. Mat enger méi héijer Leeschtungsdicht kann d'Uewerflächeschicht bannent engem Zäitberäich vun engem Mikrosekonnen op de Kachpunkt erhëtzt ginn, wouduerch eng grouss Verdampfung entsteet. Dofir ass déi héich Leeschtungsdicht ganz virdeelhaft fir Materialentfernungsveraarbechtungen, wéi Stanzen, Schnëtt a Gravuren. Bei enger gerénger Leeschtungsdicht dauert et e puer Millisekonnen, bis d'Uewerflächentemperatur de Kachpunkt erreecht, an ier d'Uewerflächeschicht verdampft, erreecht déi ënnescht Schicht de Schmelzpunkt, wat einfach ass, e gudde Schmelzschweißen ze bilden. Dofir ass beim Wärmeleitungslaserschweißen de Leeschtungsdichtberäich 104-106W/cm2.
2. Laserpulswellenform
D'Laserpulswellenform ass net nëmmen e wichtege Parameter fir d'Materialentfernung vum Materialschmëlzen z'ënnerscheeden, mä och e Schlësselparameter fir de Volumen an d'Käschte vun der Veraarbechtungsausrüstung ze bestëmmen. Wann den héichintensiven Laserstrahl op d'Uewerfläch vum Material fällt, wäert d'Materialuewerfläch 60 ~ 90% vun der Laserenergie reflektéieren a verléieren, besonnesch Gold, Sëlwer, Koffer, Aluminium, Titan an aner Materialien hunn eng staark Reflexioun a séier Hëtztiwwerdroung. D'Reflexioun vun engem Metall variéiert mat der Zäit während engem Laserpulssignal. Wann d'Uewerflächentemperatur vum Material op de Schmëlzpunkt eropgeet, hëlt d'Reflexiounsfäegkeet séier of, a wann d'Uewerfläch am Schmëlzzoustand ass, stabiliséiert sech d'Reflexioun op engem bestëmmte Wäert.
3. Pulsbreet D'Pulsbreet ass e wichtege Parameter beim Pulslasersweeßen. D'Pulsbreet gouf duerch d'Déift vun der Penetratioun an d'Hëtztbeaflosst Zon bestëmmt. Wat méi laang d'Pulsbreet ass, wat méi grouss d'Hëtztbeaflosst Zon ass, an d'Déift vun der Penetratioun gëtt mat der hallwer Potenz vun der Pulsbreet erhéicht. Wéi och ëmmer, d'Erhéijung vun der Pulsbreet reduzéiert d'Spëtzeleeschtung, sou datt d'Erhéijung vun der Pulsbreet allgemeng fir d'Hëtzeleitungsschweessen benotzt gëtt, wat zu enger breeder a flaacher Schweessgréisst féiert, besonnesch gëeegent fir d'Iwwerlappungsschweessen vun dënnen an décken Placken. Wéi och ëmmer, eng méi niddreg Spëtzeleeschtung féiert zu engem iwwerschëssege Hëtztzougang, an all Material huet eng optimal Pulsbreet, déi d'Penetratioun maximéiert.
4, Defokus-Laserschweißen erfuerdert normalerweis eng gewëssen Undeel un Defokus, well de Laserfokus am Zentrum vun der Punktleistungsdicht ze héich ass, an et liicht an d'Lächer verdampft. D'Verdeelung vun der Leeschtungsdicht ass relativ gläichméisseg an all Fläch ewech vum Laserfokus. Et gëtt zwou Defokuséierungsmethoden: positiv Defokuséierung an negativ Defokuséierung. Wann d'Fokusfläch iwwer dem Werkstéck läit, ass et positiv Defokuséierung; soss ass et negativ Defokuséierung. No der Theorie vun der geometrescher Optik ass d'Leeschtungsdicht op der entspriechender Fläch ongeféier d'selwecht, wann den Ofstand tëscht der positiver an negativer Defokuséierungsfläch an der Schweessfläch gläich ass, awer déi tatsächlech kritt Schweißbadform ass anescht. Am Fall vun negativer Defokuséierung kann eng méi grouss Penetratioun erreecht ginn, wat mam Bildungsprozess vum Schmelzbad zesummenhänkt.
5, Schweessgeschwindegkeet D'Schweessgeschwindegkeet bestëmmt d'Qualitéit vun der Schweessuewerfläch, d'Penetratioun, d'Hëtztbeaflosst Zon, etc. D'Schweessgeschwindegkeet beaflosst den Hëtztzoufloss pro Zäiteenheet. Wann d'Schweessgeschwindegkeet ze lues ass, ass den Hëtztzoufloss ze grouss, wouduerch d'Wierkstéck duerchbrennt. Wann d'Schweessgeschwindegkeet ze séier ass, ass den Hëtztzoufloss ze kleng, wouduerch d'Wierkstéck opak schweess. D'Reduzéierung vun der Schweessgeschwindegkeet gëtt normalerweis benotzt fir d'Penetratioun ze verbesseren.
6, Hëllefsschutzgas beim Schweesse mat héijer Leeschtung Hëllefsschutzgas beim Schweesse mat héijer Leeschtung ass e wesentleche Prozess beim Héichleistungslaserschweessen. Op der enger Säit ass et fir ze verhënneren, datt Metallmaterialien sputteren an de Fokussierungsspigel verschmotzen; op der anerer Säit ass et fir ze verhënneren, datt de Plasma, deen beim Schweessprozess generéiert gëtt, ze vill fokusséiert an ze verhënneren, datt de Laser d'Uewerfläch vum Material erreecht. Beim Laserschweesseprozess ginn Helium, Argon, Stéckstoff an aner Gaser dacks benotzt fir de Schmelzbad ze schützen, sou datt d'Wierkstéck virun Oxidatioun an der Schweesstechnik geschützt ass. Faktoren wéi d'Aart vum Schutzgas, d'Gréisst vum Loftstroum an de Blaswénkel hunn e groussen Afloss op d'Schweessresultat. Verschidde Blasmethoden hunn och e gewëssen Afloss op d'Schweessqualitéit.
Helium ioniséiert net einfach (et huet eng héich ioniséierend Energie), soudatt de Laser reibungslos passéiere kann an d'Stralenergie ongehënnert d'Uewerfläch vum Werkstéck erreecht. Dëst ass dat effektivst Schutzgas, dat beim Laserschweißen benotzt gëtt, awer de Präis ass relativ deier. Argon ass méi bëlleg a méi dicht, dofir huet et e bessere Schutz. Et gëtt awer liicht duerch héichtemperaturéiert Metallplasma ioniséiert, wouduerch en Deel vum Stral vum Werkstéck ofgeschützt gëtt, wat d'effektiv Laserleistung beim Schweessen reduzéiert, awer och d'Schweißgeschwindegkeet an d'Penetratioun beschiedegt. D'Uewerfläche vu Schweißnähten, déi duerch Argon geschützt sinn, si méi glat wéi déi, déi duerch Helium geschützt sinn. Stéckstoff ass dat bëllegst als Schutzgas, awer et ass net gëeegent fir verschidden Aarte vu Schweißnähten aus Edelstol, haaptsächlech wéinst metallurgesche Problemer, wéi Absorptioun, déi heiansdo Poren an der Iwwerlappungszon erstellt.
Als nei Schweesstechnologie huet Laserschweessen d'Charakteristike vun héijer Energiedicht, héijer Geschwindegkeet, héijer Präzisioun, déiwer Penetratioun a staarker Adaptabilitéit. Seng Uwendung gëtt ëmmer méi extensiv, wat net nëmmen d'Produktiounseffizienz, mä och d'Schweessqualitéit verbessert. D'Laserschweesstechnologie wäert sécherlech eng ëmmer méi wichteg Roll am Beräich vun der Materialveraarbechtung spillen.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 28. Mäerz 2023
