Saldimi me lazer është një nga aspektet e rëndësishme të zbatimit të teknologjisë së përpunimit me lazer, por edhe teknologjia më tërheqëse dhe premtuese e saldimit në shekullin e 21-të. Krahasuar me metodat tradicionale të saldimit, saldimi me lazer ka shumë përparësi, cilësi më të lartë të saldimit dhe efikasitet më të shpejtë. Aktualisht, teknologjia e saldimit me lazer është përdorur gjerësisht në prodhim, metalurgji pluhuri, industrinë e automobilave, industrinë elektronike, biomjekësinë dhe fusha të tjera.
Sipas mekanizmit të formimit të pishinës së saldimit, saldimi me lazer ka dy mekanizma bazë saldimi: saldimi me përçueshmëri të nxehtësisë dhe saldimi me depërtim të thellë (vrima të vogla). Nxehtësia e gjeneruar nga saldimi me përçueshmëri të nxehtësisë shpërndahet në pjesën e punës përmes transferimit të nxehtësisë, në mënyrë që sipërfaqja e saldimit të shkrihet, në thelb nuk ka fenomen avullimi, i cili përdoret shpesh në saldimin e komponentëve me mure të holla me shpejtësi të ulët. Saldimi me shkrirje të thellë avullon materialin dhe formon një sasi të madhe plazme. Për shkak të nxehtësisë së madhe, do të ketë vrima në pjesën e përparme të pishinës së shkrirë. Saldimi me depërtim të thellë mund ta saldojë plotësisht pjesën e punës, dhe energjia hyrëse është e madhe, shpejtësia e saldimit është e shpejtë, është mënyra më e përdorur e saldimit me lazer.
Ekzistojnë shumë parametra të procesit që ndikojnë në cilësinë e saldimit me lazer, siç janë dendësia e fuqisë, forma e valës së pulsit të lazerit, defokusi, shpejtësia e saldimit dhe gazi ndihmës i fryrjes.
1. Dendësia e fuqisë së lazerit Dendësia e fuqisë është një nga parametrat më kritikë në përpunimin me lazer. Me një dendësi më të lartë fuqie, shtresa sipërfaqësore mund të nxehet deri në pikën e vlimit brenda një intervali kohor mikrosekondash, duke gjeneruar një sasi të madhe avullimi. Prandaj, dendësia e lartë e fuqisë është shumë e dobishme për përpunimin e heqjes së materialeve, siç janë shpimi, prerja dhe gdhendja. Për dendësi të ulët fuqie, duhen disa milisekonda që temperatura e sipërfaqes të arrijë pikën e vlimit, dhe para se shtresa sipërfaqësore të avullojë, shtresa e poshtme arrin pikën e shkrirjes, e cila është e lehtë për të formuar një saldim të mirë me shkrirje. Prandaj, në saldimin me lazer me përçueshmëri të nxehtësisë, diapazoni i dendësisë së fuqisë është 104-106W/cm2.
2. Forma e valës së pulsit të lazerit
Forma e valës së pulsit të lazerit nuk është vetëm një parametër i rëndësishëm për të dalluar heqjen e materialit nga shkrirja e materialit, por edhe një parametër kyç për të përcaktuar vëllimin dhe koston e pajisjeve të përpunimit. Kur rrezja e lazerit me intensitet të lartë bie në sipërfaqen e materialit, sipërfaqja e materialit do të ketë 60 ~ 90% të reflektimit dhe humbjes së energjisë së lazerit, veçanërisht ari, argjendi, bakri, alumini, titani dhe materiale të tjera reflektojnë fort, transferim të shpejtë të nxehtësisë. Reflektimi i një metali ndryshon me kalimin e kohës gjatë një sinjali të pulsit të lazerit. Kur temperatura e sipërfaqes së materialit ngrihet në pikën e shkrirjes, reflektimi zvogëlohet me shpejtësi, dhe kur sipërfaqja është në gjendje shkrirjeje, reflektimi stabilizohet në një vlerë të caktuar.
3. Gjerësia e pulsit Gjerësia e pulsit është një parametër i rëndësishëm i saldimit me lazer të pulsuar. Gjerësia e pulsit u përcaktua nga thellësia e depërtimit dhe zona e prekur nga nxehtësia. Sa më e gjatë të jetë gjerësia e pulsit, aq më e madhe është zona e prekur nga nxehtësia, dhe thellësia e depërtimit rritet me 1/2 të fuqisë së gjerësisë së pulsit. Megjithatë, rritja e gjerësisë së pulsit do të zvogëlojë fuqinë maksimale, kështu që rritja e gjerësisë së pulsit përdoret përgjithësisht për saldim me përçueshmëri të nxehtësisë, duke rezultuar në një madhësi të gjerë dhe të cekët të saldimit, veçanërisht të përshtatshme për saldimin me presë të pllakave të holla dhe të trasha. Megjithatë, fuqia maksimale më e ulët rezulton në hyrje të tepërt të nxehtësisë, dhe secili material ka një gjerësi optimale të pulsit që maksimizon depërtimin.
4, saldimi me lazer defokusimi zakonisht kërkon një sasi të caktuar defokusi, sepse fokusi i lazerit në qendër të pikës së dendësisë së fuqisë është shumë i lartë, kështu që avullohet lehtë në vrima. Shpërndarja e dendësisë së fuqisë është relativisht uniforme në çdo plan larg fokusit të lazerit. Ekzistojnë dy metoda defokusi: defokusimi pozitiv dhe defokusimi negativ. Nëse plani fokal ndodhet mbi copën e punës, është defokus pozitiv; përndryshe, është defokus negativ. Sipas teorisë së optikës gjeometrike, kur distanca midis planeve të defokusit pozitiv dhe negativ dhe planit të saldimit është e barabartë, dendësia e fuqisë në planin përkatës është afërsisht e njëjtë, por forma aktuale e pishinës së saldimit të përftuar është e ndryshme. Në rastin e defokusit negativ, mund të arrihet depërtim më i madh, i cili lidhet me procesin e formimit të pishinës së shkrirë.
5, shpejtësia e saldimit Shpejtësia e saldimit përcakton cilësinë e sipërfaqes së saldimit, depërtimin, zonën e prekur nga nxehtësia, etj. Shpejtësia e saldimit do të ndikojë në hyrjen e nxehtësisë për njësi të kohës. Nëse shpejtësia e saldimit është shumë e ngadaltë, hyrja e nxehtësisë është shumë e madhe, duke rezultuar në djegien e pjesës së punës. Nëse shpejtësia e saldimit është shumë e lartë, hyrja e nxehtësisë është shumë e vogël, duke rezultuar në saldimin e pjesës së punës të bëhet e errët. Ulja e shpejtësisë së saldimit zakonisht përdoret për të përmirësuar depërtimin.
6, gaz mbrojtës ndihmës me fryrje Gazi mbrojtës ndihmës me fryrje është një proces thelbësor në saldimin me lazer me fuqi të lartë. Nga njëra anë, për të parandaluar spërkatjen dhe ndotjen e pasqyrës së fokusimit të materialeve metalike; Nga ana tjetër, për të parandaluar fokusimin e tepërt të plazmës së gjeneruar në procesin e saldimit dhe për të parandaluar arritjen e lazerit në sipërfaqen e materialit. Në procesin e saldimit me lazer, heliumi, argoni, azoti dhe gazra të tjerë përdoren shpesh për të mbrojtur pellgun e shkrirë, në mënyrë që pjesa e punës të mbrohet nga oksidimi gjatë inxhinierisë së saldimit. Faktorë të tillë si lloji i gazit mbrojtës, madhësia e rrjedhës së ajrit dhe këndi i fryrjes kanë një ndikim të madh në rezultatin e saldimit. Metodat e ndryshme të fryrjes gjithashtu kanë një ndikim të caktuar në cilësinë e saldimit.
Heliumi nuk jonizohet lehtë (ka një energji të lartë jonizuese), duke lejuar që lazeri të kalojë pa probleme dhe energjia e rrezes të arrijë sipërfaqen e copës së punës pa pengesa. Ky është gazi mbrojtës më efektiv që përdoret në saldimin me lazer, por çmimi është relativisht i lartë. Argoni është më i lirë dhe më i dendur, kështu që ka mbrojtje më të mirë. Megjithatë, ai jonizohet lehtësisht nga plazma metalike me temperaturë të lartë, duke mbrojtur kështu një pjesë të rrezes nga copëza e punës, duke zvogëluar fuqinë efektive të lazerit të saldimit, por gjithashtu duke dëmtuar shpejtësinë dhe depërtimin e saldimit. Sipërfaqet e saldimeve të mbrojtura nga argoni janë më të lëmuara se ato të mbrojtura nga heliumi. Azoti është më i liri si gaz mbrojtës, por nuk është i përshtatshëm për disa lloje saldimi çeliku inox, kryesisht për shkak të problemeve metalurgjike, siç është thithja, e cila ndonjëherë krijon pore në zonën e lakimit.
Si një teknologji e re saldimi, saldimi me lazer ka karakteristikat e dendësisë së lartë të energjisë, shpejtësisë së lartë, saktësisë së lartë, depërtimit të thellë dhe përshtatshmërisë së fortë. Zbatimi i tij është gjithnjë e më i gjerë, gjë që jo vetëm mund të përmirësojë efikasitetin e prodhimit, por edhe cilësinë e saldimit. Teknologjia e saldimit me lazer me siguri do të luajë një rol më të rëndësishëm në fushën e përpunimit të materialeve.
Koha e postimit: 28 Mars 2023
