Ang laser welding ay isa sa mahahalagang aspeto ng aplikasyon ng teknolohiya sa pagproseso ng laser, ngunit isa rin sa pinakanakakaakit at pinakapangakong teknolohiya sa hinang sa ika-21 siglo. Kung ikukumpara sa mga tradisyonal na pamamaraan ng hinang, ang laser welding ay may maraming bentahe, mas mataas na kalidad ng hinang at mas mabilis na kahusayan. Sa kasalukuyan, ang teknolohiya ng laser welding ay malawakang ginagamit sa pagmamanupaktura, powder metallurgy, industriya ng sasakyan, industriya ng electronics, biomedicine at iba pang larangan.
Ayon sa mekanismo ng pagbuo ng welding pool, ang laser welding ay may dalawang pangunahing mekanismo ng hinang: heat conduction welding at deep penetration (maliit na butas) welding. Ang init na nalilikha ng heat conduction welding ay kumakalat sa workpiece sa pamamagitan ng heat transfer, kaya't ang ibabaw ng weld ay natutunaw, halos walang vaporization phenomenon, na kadalasang ginagamit sa pag-welding ng mga low-speed thin-wall component. Ang deep fusion welding ay nagpapasingaw sa materyal at bumubuo ng malaking halaga ng plasma. Dahil sa malaking init, magkakaroon ng mga butas sa harap na dulo ng tinunaw na pool. Ang deep penetration welding ay maaaring magwelding nang lubusan sa workpiece, at ang input energy ay malaki, ang bilis ng pag-welding ay mabilis, na siyang pinaka-malawak na ginagamit na laser welding mode.
Maraming mga parametro ng proseso na nakakaapekto sa kalidad ng laser welding, tulad ng power density, laser pulse waveform, defocus, bilis ng hinang at auxiliary blowing gas.
1. Densidad ng lakas ng laser Ang densidad ng lakas ay isa sa mga pinakamahalagang parameter sa pagproseso ng laser. Sa mas mataas na densidad ng lakas, ang ibabaw na patong ay maaaring painitin hanggang sa kumukulong punto sa loob ng isang microsecond na saklaw ng oras, na lumilikha ng malaking dami ng pagsingaw. Samakatuwid, ang mataas na densidad ng lakas ay lubhang kapaki-pakinabang para sa pagproseso ng pag-alis ng materyal, tulad ng pagsuntok, paggupit at pag-ukit. Para sa mababang densidad ng lakas, inaabot ng ilang millisecond bago maabot ng temperatura ng ibabaw ang kumukulong punto, at bago magsingaw ang ibabaw na patong, ang ilalim na patong ay umaabot sa melting point, na madaling bumuo ng isang mahusay na fusion welding. Samakatuwid, sa heat conduction laser welding, ang saklaw ng densidad ng lakas ay 104-106W/cm2.
2. Anyo ng alon ng pulso ng laser
Ang waveform ng laser pulse ay hindi lamang isang mahalagang parameter upang makilala ang pagkakaiba ng pag-alis ng materyal mula sa pagkatunaw ng materyal, kundi pati na rin isang mahalagang parameter upang matukoy ang dami at gastos ng kagamitan sa pagproseso. Kapag ang mataas na intensidad ng laser beam ay tumama sa ibabaw ng materyal, ang ibabaw ng materyal ay magkakaroon ng 60 ~ 90% ng repleksyon at pagkawala ng enerhiya ng laser, lalo na ang ginto, pilak, tanso, aluminyo, titanium at iba pang mga materyales na may malakas na repleksyon, mabilis na paglipat ng init. Ang repleksyon ng isang metal ay nag-iiba sa paglipas ng panahon habang nagpapadala ng signal ng laser pulse. Kapag ang temperatura ng ibabaw ng materyal ay nakataas sa melting point, ang repleksyon ay mabilis na bumababa, at kapag ang ibabaw ay nasa melting state, ang repleksyon ay nagiging matatag sa isang tiyak na halaga.
3. Lapad ng Pulse Ang lapad ng pulso ay isang mahalagang parametro ng pulsed laser welding. Ang lapad ng pulso ay tinutukoy ng lalim ng pagtagos at ng sonang apektado ng init. Kung mas mahaba ang lapad ng pulso, mas malaki ang sonang apektado ng init, at ang lalim ng pagtagos ay tumataas kasabay ng 1/2 power ng lapad ng pulso. Gayunpaman, ang pagtaas ng lapad ng pulso ay magbabawas sa peak power, kaya ang pagtaas ng lapad ng pulso ay karaniwang ginagamit para sa heat conduction welding, na nagreresulta sa isang malawak at mababaw na laki ng weld, lalo na angkop para sa lap welding ng manipis at makapal na mga plato. Gayunpaman, ang mas mababang peak power ay nagreresulta sa labis na init na pumapasok, at ang bawat materyal ay may pinakamainam na lapad ng pulso na nagpapakinabang sa pagtagos.
4, ang defocus laser welding ay karaniwang nangangailangan ng isang tiyak na dami ng defocus, dahil ang laser focus sa gitna ng spot power density ay masyadong mataas, madaling sumingaw at mapunta sa mga butas. Ang distribusyon ng power density ay medyo pare-pareho sa bawat plane na malayo sa laser focus. Mayroong dalawang paraan ng defocusing: positive defocusing at negative defocusing. Kung ang focal plane ay matatagpuan sa itaas ng workpiece, ito ay positive defocusing; kung hindi, ito ay negative defocusing. Ayon sa geometrical optics theory, kapag ang distansya sa pagitan ng positive at negative defocusing plane at ng welding plane ay pantay, ang power density sa kaukulang plane ay halos pareho, ngunit ang aktwal na nakuha na hugis ng weld pool ay magkaiba. Sa kaso ng negative defocusing, mas malawak na penetration ang maaaring makuha, na nauugnay sa proseso ng pagbuo ng molten pool.
5, bilis ng hinang Ang bilis ng hinang ay tumutukoy sa kalidad ng ibabaw ng hinang, pagtagos, sonang apektado ng init, atbp. Ang bilis ng hinang ay makakaapekto sa init na pumapasok sa bawat yunit ng oras. Kung ang bilis ng hinang ay masyadong mabagal, ang init na pumapasok ay masyadong malaki, na nagreresulta sa pagkasunog ng workpiece. Kung ang bilis ng hinang ay masyadong mabilis, ang init na pumapasok ay masyadong maliit, na nagreresulta sa opaque ng hinang workpiece. Ang pagbabawas ng bilis ng hinang ay karaniwang ginagamit upang mapabuti ang pagtagos.
6, ang pantulong na pagbuga ng proteksiyon na gas ay isang mahalagang proseso sa high-power laser welding. Sa isang banda, upang maiwasan ang mga materyales na metal mula sa pag-sput at pagdumi sa focusing mirror; sa kabilang banda, ito ay upang maiwasan ang plasma na nabuo sa proseso ng hinang mula sa labis na pag-focus at maiwasan ang laser na makarating sa ibabaw ng materyal. Sa proseso ng laser welding, ang helium, argon, nitrogen at iba pang mga gas ay kadalasang ginagamit upang protektahan ang tinunaw na pool, upang ang workpiece ay maprotektahan mula sa oksihenasyon sa welding engineering. Ang mga salik tulad ng uri ng proteksiyon na gas, ang laki ng daloy ng hangin at anggulo ng pagbuga ay may malaking impluwensya sa resulta ng hinang. Ang iba't ibang paraan ng pagbuga ay mayroon ding tiyak na impluwensya sa kalidad ng hinang.
Hindi madaling mag-ionize ang helium (ito ay may mataas na ionizing energy), na nagpapahintulot sa laser na dumaan nang maayos at ang enerhiya ng beam ay makarating sa ibabaw ng workpiece nang walang hadlang. Ito ang pinakaepektibong protective gas na ginagamit sa laser welding, ngunit ang presyo ay medyo mahal. Mas mura at mas siksik ang argon, kaya mas mahusay ang proteksyon nito. Gayunpaman, madali itong ma-ionize ng high temperature metal plasma, kaya pinoprotektahan ang bahagi ng beam mula sa workpiece, binabawasan ang epektibong laser power ng welding, ngunit sinisira rin ang bilis at pagtagos ng welding. Ang mga ibabaw ng mga weld na protektado ng argon ay mas makinis kaysa sa mga protektado ng helium. Ang nitrogen ang pinakamura bilang protective gas, ngunit hindi ito angkop para sa ilang uri ng stainless steel welding, pangunahin dahil sa mga problema sa metalurhiya, tulad ng absorption, na kung minsan ay lumilikha ng mga pores sa lap zone.
Bilang isang bagong teknolohiya sa hinang, ang laser welding ay may mga katangian ng mataas na densidad ng enerhiya, mataas na bilis, mataas na katumpakan, malalim na pagtagos at malakas na kakayahang umangkop. Ang aplikasyon nito ay lalong lumalawak, na hindi lamang mapapabuti ang kahusayan ng produksyon, kundi mapapabuti rin ang kalidad ng hinang. Ang teknolohiya ng laser welding ay tiyak na gaganap ng mas mahalagang papel sa larangan ng pagproseso ng materyal.
Oras ng pag-post: Mar-28-2023
