Диаграмма скорости ручной лазерной сварки

Процессы лазерной сварки, в основном для сварки листового металла, можно разделить по типу лазера на сварку волоконным непрерывным лазером или сварку импульсным лазером YAG. Сайт принципы работы лазера Сварка может быть разделена на кондуктивную сварку и лазерную сварку глубокого проникновения.

При плотности мощности менее 104~105 Вт/см²Это кондуктивная сварка, характеризующаяся малой глубиной проплавления и низкой скоростью сварки. Когда плотность мощности превышает 105~107 Вт/см²Поверхность металла нагревается и погружается в "полость", создавая сварку с глубоким проплавлением, известную своей высокой скоростью сварки и большим отношением глубины к ширине.

Принцип лазерной сварки кондукционного типа заключается в нагреве обрабатываемой поверхности лазерным излучением. Тепло от поверхности распространяется внутрь за счет теплопроводности. Контролируя такие параметры лазера, как ширина импульса, энергия, пиковая мощность и частота повторения, заготовка расплавляется, образуя специфическую ванну расплава, что делает его пригодным для сварки тонких пластин.

Лазерные сварочные аппараты, используемые для сварки зубчатых колес и металлургической сварки тонких листов, в основном используют лазерную сварку глубокого проникновения.

Таблица 1 Ручной Толщина лазерной сварки Диаграмма скорости

Принцип лазерной сварки глубокого проникновения

Принцип лазерной сварки глубокого проникновения заключается в использовании непрерывного луча волоконного лазера для соединения материалов. Этот металлургический физический процесс очень похож на электронно-лучевую сварку, где механизм преобразования энергии осуществляется через структуру "замочной скважины".

Под воздействием высокой плотности мощности лазера материал испаряется и образует замочную скважину. Эта заполненная паром замочная скважина действует как черное тело, поглощая почти всю энергию падающего луча, при этом равновесная температура внутри полости достигает примерно 2500°C.

Тепло передается от высокотемпературных стенок полости, расплавляя металл, окружающий полость. Шпоночное отверстие заполняется высокотемпературным паром, образующимся в результате непрерывного испарения материала стенок под воздействием лазера, при этом расплавленный металл окружает стенки шпоночного отверстия, а твердый материал - расплавленный металл (в отличие от большинства обычных сварочных процессов и лазерной сварки, при которой энергия сначала попадает на поверхность заготовки, а затем передается внутрь).

Поток жидкости за стенками отверстия и поверхностное натяжение пристенного слоя динамически уравновешиваются непрерывным давлением пара внутри полости. Луч непрерывно входит в замочную скважину, материал снаружи замочной скважины непрерывно течет, и по мере движения луча замочная скважина остается в стабильном текучем состоянии.

То есть замочная скважина и расплавленный металл, окружающий стенки отверстия, движутся вперед со скоростью ведущего луча, заполняя пустоту, оставленную движущейся замочной скважиной, расплавленным металлом, который затем застывает, образуя сварной шов. Весь этот процесс происходит настолько быстро, что скорость сварки может достигать нескольких метров в минуту.

Факторы, влияющие на скорость сварки лазерных сварочных аппаратов

Важность плотности мощности
Плотность мощности является основным фактором, определяющим скорость сварки в лазерных сварочных аппаратах. Более высокая плотность мощности может привести к более быстрой сварке, поскольку это означает, что больше энергии концентрируется в зоне сварки, способствуя более быстрому плавлению и формированию ванны. Поэтому оптимизация плотности мощности - это эффективный способ увеличить скорость лазерной сварки.

Влияние диаметра лазерного луча на скорость сварки
Диаметр лазерного луча - еще один важный параметр. Как правило, меньший диаметр лазерного луча обеспечивает более высокую плотность мощности, что позволяет увеличить скорость сварки. Регулировка диаметра лазерного луча в соответствии с различными материалами и задачами сварки является ключевой стратегией повышения эффективности сварки.

Различия в типе и толщине материала
Различные материалы по-разному реагируют на лазеры, а толщина материала напрямую влияет на скорость сварки. Некоторые материалы могут легче нагреваться лазером, в то время как тонкие материалы обычно нагреваются и свариваются быстрее. Поэтому, разрабатывая план сварки, очень важно учитывать тип и толщину материала, чтобы достичь оптимальной скорости сварки.

Настройка параметров скорости сварки
Операторы лазерных сварочных аппаратов могут гибко управлять процессом сварки, регулируя скорость сварки. Увеличение скорости сварки обычно означает, что лазерный сварочный аппарат проходит большее расстояние за единицу времени, достигая более высокой скорости сварки. Однако это требует от операторов глубокого понимания параметров сварки, чтобы гарантировать, что качество сварки не пострадает.

Важность сварочного газа и атмосферных условий
Лазерная сварка часто требует использования защитного газа, например аргона, чтобы предотвратить попадание кислорода в зону сварки и вызвать окисление. Качество и состав атмосферы также влияют на скорость сварки. Поддержание соответствующей атмосферы имеет решающее значение для стабильности и эффективности лазерной сварки.

Регулирование мощности и длины волны лазера
Мощность и длина волны лазера являются ключевыми факторами, влияющими на скорость сварки. Более высокая мощность лазера обычно позволяет увеличить скорость сварки. Кроме того, регулировка длины волны лазера позволяет лучше адаптироваться к характеристикам поглощения различных материалов, что повышает эффективность сварки.

Выбор формы сварочной головки и конфигурации пятна
Форма и конфигурация лазерного пятна от сварочного аппарата также существенно влияют на скорость сварки. Различные формы и конфигурации могут требовать различных параметров сварки, поэтому выбор подходящей формы сварочной головки требует тщательного учета конкретных требований к сварке.

Регулировка угла и направления сварки
Угол и направление сварочной головки также являются факторами, влияющими на скорость сварки. Правильная регулировка угла и направления сварки позволяет добиться более равномерного распределения тепла, что повышает скорость сварки.

Применение вспомогательных материалов и оборудования
Использование соответствующих вспомогательных материалов и оборудования, таких как сварочные приспособления или вспомогательные нагревательные устройства, может улучшить теплопроводность и образование ванны в процессе сварки, тем самым влияя на скорость сварки. Применение этих вспомогательных средств при выполнении конкретных сварочных работ может стать эффективным способом повышения эффективности.

Учет конструкции сварного шва
Конструкция и геометрическая форма сварного шва являются важными факторами, влияющими на скорость сварки. Сложные формы шва могут потребовать более длительного времени сварки, поэтому рациональное проектирование шва перед сваркой может оптимизировать скорость сварки.

Оптимизация фокусного расстояния лазера
Фокусное расстояние лазерного сварочного аппарата, которое представляет собой расстояние от фокуса до поверхности заготовки, позволяет оптимизировать сварочные эффекты и увеличить скорость сварки. Правильный выбор фокусного расстояния имеет решающее значение для полного использования производительности лазерного сварочного аппарата.

Влияние предварительной обработки заготовок
Состояние и предварительная обработка поверхности заготовки напрямую влияют на скорость сварки. Чистая поверхность и соответствующая предварительная обработка могут улучшить поглощение и передачу лазерной энергии, тем самым влияя на скорость сварки.

Необходимость контроля температуры
Температура окружающей среды и начальная температура заготовки в процессе сварки являются факторами, которые необходимо учитывать. В некоторых случаях могут потребоваться меры по охлаждению или нагреву для поддержания соответствующей температуры, обеспечивая тем самым баланс между скоростью и качеством сварки.

Несколько факторов влияют на скорость сварки лазерных сварочных аппаратовВ частности, плотность мощности, диаметр лазерного луча, тип и толщина материала, а также настройки скорости сварки. Регулируя эти параметры, операторы могут добиться лучших результатов сварки. Кроме того, вспомогательные материалы, форма сварочной головки и оптимизация фокусного расстояния лазера также играют ключевую роль в влиянии на скорость сварки. Совместное влияние этих факторов обеспечивает большую гибкость технологии лазерной сварки, двигая производственную отрасль к эффективному и точному будущему.