Lazerinio suvirinimo aparato suvirinant giliai įsiskverbiant, medžiagų sujungimui užbaigti paprastai naudojami šviesolaidiniai nuolatiniai lazerio spinduliai. Metalurginis fizinis procesas yra labai panašus į suvirinimą elektronų pluoštu, o tai reiškia, kad energijos konversijos mechanizmas užbaigiamas per „rakto skylutės“ struktūrą.
Švitinant pakankamai didelio galingumo tankio lazeriu, medžiaga išgaruoja ir susidaro mažos skylutės. Ši garų užpildyta skylė yra tarsi juodas kūnas, sugeriantis beveik visą krintančio spindulio energiją. Pusiausvyros temperatūra ertmėje siekia maždaug 2500 laipsnių C. Šiluma perduodama iš išorinės aukštos temperatūros kameros sienelės, kad ištirptų aplink kamerą esantis metalas. Maža skylė užpildyta aukštos temperatūros garais, kurie susidaro nuolat garinant sienos medžiagą, apšvitinant spindulio pluoštą. Keturios mažos skylės sienelės yra apsuptos išlydyto metalo, o skystas metalas – kietomis medžiagomis. Daugumoje įprastų suvirinimo procesų ir laidinio suvirinimo lazeriu energija pirmiausia nusėda ant ruošinio paviršiaus, o tada perduodama į paviršių. Skysčio srautas už skylės sienelės ir sienos sluoksnio paviršiaus įtempimas palaiko dinaminę pusiausvyrą su ertmėje nuolat generuojamu garo slėgiu. Spindulys nuolat patenka į mažą skylę, o medžiaga, esanti už skylės, nuolat teka. Šviesos pluoštui judant, maža skylė išlieka stabilaus srauto būsenoje. Kitaip tariant, maža skylutė ir išlydytas metalas, supantis skylės sienelę, juda į priekį kreipiančiosios sijos greičiu, o išlydytas metalas užpildo mažos skylės paliktą tarpą ir kondensuojasi, sudarydamas suvirinimo siūlę. Visi minėti procesai vyksta labai greitai, todėl suvirinimo greitis gali lengvai pasiekti kelis metrus per minutę.
Pagrindiniai lazerinio giluminio suvirinimo proceso parametrai
1.Spindulio fokusavimas.
Spindulio taško dydis yra vienas iš svarbiausių lazerinio suvirinimo kintamųjų, nes nuo jo priklauso galios tankis. Tačiau didelės galios lazeriams, nepaisant daugelio netiesioginių matavimo metodų, jų matavimas išlieka iššūkiu.
Maksimalus taško dydis pluošto fokusavimui ir difrakcijai gali būti apskaičiuotas remiantis šviesos difrakcijos teorija, tačiau dėl fokusuojančio lęšio aberacijos tikrasis taško dydis yra didesnis nei apskaičiuota vertė. Paprasčiausias praktinis matavimo metodas yra izoterminio kontūro metodas, kai naudojamas storas popierius deginant ir prasiskverbiant į polipropileno plokštę, kad būtų išmatuotas židinio taškas ir perforacijos skersmuo. Šis metodas turėtų būti praktikuojamas atliekant matavimus, kad būtų galima suprasti lazerio galią ir spindulio veikimo laiką.
2.Lazerio galia.
Suvirinant lazeriu yra lazerio energijos tankio slenkstis. Žemiau šios vertės įsiskverbimo gylis yra labai mažas. Pasiekus arba viršijus šią vertę, įsiskverbimo gylis labai padidės. Plazma susidaro tik tada, kai lazerio galios tankis ant ruošinio viršija slenkstį, o tai rodo stabilaus gilaus įsiskverbimo suvirinimo eigą. Jei lazerio galia yra mažesnė už šią ribą, įvyksta tik ruošinio paviršiaus lydymasis, ty suvirinimas atliekamas naudojant stabilų šilumos laidumo tipą. Kai lazerio galios tankis artėja prie kritinės mažų skylių susidarymo sąlygos, giluminis suvirinimas ir laidusis suvirinimas pakaitomis taps nestabiliais suvirinimo procesais, dėl kurių prasiskverbimo gylis smarkiai svyruos. Atliekant giluminį suvirinimą lazeriu, lazerio galia valdo įsiskverbimo gylį ir suvirinimo greitį. Suvirinimo įsiskverbimo gylis yra tiesiogiai susijęs su pluošto galios tankiu ir priklauso nuo krentančio pluošto galios bei spindulio židinio. Paprastai tariant, tam tikro skersmens lazerio spindulių įsiskverbimo gylis didėja didėjant spindulio galiai.
Jei norite sužinoti daugiau apie lazerinio suvirinimo aparatus, galite sekti mus. Periodiškai atnaujinsime aktualią informaciją apie metalo lazerinio suvirinimo aparatus.
