El Tipi Lazer Kaynak Hız Tablosu

Başta sac metal kaynağı olmak üzere lazer kaynak işlemleri, lazer türüne göre fiber sürekli lazer kaynağı veya YAG darbeli lazer kaynağı olarak kategorize edilebilir. Lazer kaynağı lazer prensi̇pleri̇ kaynak, iletim kaynağı ve derin nüfuziyetli lazer kaynağı olarak ikiye ayrılabilir.

104~105 W/cm'den daha düşük bir güç yoğunluğu ile²sığ nüfuziyet ve yavaş kaynak hızı ile karakterize edilen iletim kaynağı olarak kabul edilir. Güç yoğunluğu 105~107 W/cm'yi aştığında²metal yüzey ısınır ve bir "boşluğa" dalarak, hızlı kaynak hızı ve yüksek derinlik-genişlik oranıyla bilinen derin nüfuziyetli kaynak oluşturur.

İletim tipi lazer kaynağının prensibi, lazer radyasyonunun işlenecek yüzeyi ısıtmasını içerir. Yüzey ısısı termal iletim yoluyla içeriye doğru yayılır. Darbe genişliği, enerji, tepe gücü ve tekrarlama oranı gibi lazer parametrelerini kontrol ederek, iş parçası erir ve belirli bir eriyik havuzu oluşturarak ince plakaların kaynağı için uygun hale getirir.

Dişli kaynağı ve metalurjik ince levha kaynağı için kullanılan lazer kaynak makineleri esas olarak derin penetrasyonlu lazer kaynağı içerir.

Tablo 1 El Tipi Lazer Kaynak Kalınlığı & Hız Tablosu

Derin Penetrasyon Lazer Kaynağı Prensibi

Lazer derin nüfuziyet kaynağının prensibi, malzemeleri birleştirmek için sürekli bir fiber lazer ışını kullanmayı içerir. Bu metalürjik fiziksel süreç, enerji dönüşüm mekanizmasının bir "anahtar deliği" yapısı aracılığıyla gerçekleştirildiği elektron ışını kaynağına çok benzer.

Lazerin yüksek güç yoğunluğu altında malzeme buharlaşır ve bir anahtar deliği oluşturur. Bu buhar dolu anahtar deliği kara bir cisim gibi davranarak gelen ışın enerjisinin neredeyse tamamını emer ve boşluk içindeki denge sıcaklığı yaklaşık 2500°C'ye ulaşır.

Isı, boşluğu çevreleyen metali eriterek yüksek sıcaklıktaki boşluk duvarlarından aktarılır. Anahtar deliği, duvar malzemesinin lazer altında sürekli buharlaşmasıyla üretilen yüksek sıcaklıktaki buharla doldurulur, anahtar deliği duvarlarını çevreleyen erimiş metal ve erimiş metalin etrafındaki katı malzeme (çoğu geleneksel kaynak işleminin ve enerjinin önce iş parçasının yüzeyinde biriktirildiği ve daha sonra içe doğru aktarıldığı lazer iletim kaynağının aksine).

Delik duvarlarının dışındaki sıvı akışı ve duvar katmanının yüzey gerilimi, boşluk içindeki sürekli buhar basıncı ile dinamik olarak dengelenir. Işın sürekli olarak anahtar deliğine girer, anahtar deliğinin dışındaki malzeme sürekli olarak akar ve ışın hareket ettikçe anahtar deliği sabit bir akış durumunda kalır.

Yani, anahtar deliği ve delik duvarlarını çevreleyen erimiş metal, öndeki kirişin hızıyla ilerler, hareket eden anahtar deliğinin bıraktığı boşluğu erimiş metalle doldurur ve daha sonra katılaşarak kaynağı oluşturur. Tüm bu süreç o kadar hızlı gerçekleşir ki kaynak hızları dakikada birkaç metreye kolayca ulaşabilir.

Lazer Kaynak Makinelerinin Kaynak Hızını Etkileyen Faktörler

Güç Yoğunluğunun Önemi
Güç yoğunluğu, lazer kaynak makinelerinin kaynak hızını belirlemede temel bir faktördür. Daha yüksek güç yoğunluğu daha hızlı kaynak yapılmasını sağlayabilir çünkü bu, kaynak alanında daha fazla enerji yoğunlaşması anlamına gelir ve daha hızlı erime ve havuz oluşumunu kolaylaştırır. Bu nedenle, güç yoğunluğunu optimize etmek lazer kaynak hızını artırmanın etkili bir yoludur.

Lazer Işın Çapının Kaynak Hızı Üzerindeki Etkisi
Lazer ışınının çapı da bir diğer kritik husustur. Genel olarak, daha küçük bir lazer ışını çapı daha yüksek güç yoğunluğu sağlayarak daha yüksek kaynak hızlarına olanak tanır. Lazer ışını çapını farklı malzemelere ve kaynak görevlerine uyacak şekilde ayarlamak, kaynak verimliliğini artırmak için önemli bir stratejidir.

Malzeme Türü ve Kalınlığındaki Farklılıklar
Farklı malzemeler lazerlere farklı tepki verir ve malzemenin kalınlığı kaynak hızını doğrudan etkiler. Bazı malzemeler lazerler tarafından daha kolay ısıtılabilirken, daha ince malzemeler genellikle daha hızlı ısıtılabilir ve kaynaklanabilir. Bu nedenle, bir kaynak planı oluştururken, optimum kaynak hızlarına ulaşmak için malzemenin hem türünü hem de kalınlığını dikkate almak çok önemlidir.

Kaynak Hızı Ayarlarının Yapılması
Lazer kaynak makinelerinin operatörleri, kaynak hızını ayarlayarak kaynak sürecini esnek bir şekilde kontrol edebilir. Kaynak hızının artırılması tipik olarak lazer kaynak makinesinin birim zamanda daha fazla hareket ederek daha yüksek bir kaynak hızına ulaşması anlamına gelir. Ancak bu, kaynak kalitesinden ödün verilmemesini sağlamak için operatörlerin kaynak parametreleri hakkında derin bir anlayışa sahip olmasını gerektirir.

Kaynak Gazı ve Atmosferik Koşulların Önemi
Lazer kaynağı, oksijenin kaynak alanına girmesini ve oksidasyona neden olmasını önlemek için genellikle argon gibi bir koruyucu gaz kullanılmasını gerektirir. Atmosferik koşulların kalitesi ve bileşimi de kaynak hızını etkiler. Uygun atmosferin korunması, lazer kaynağının kararlılığı ve verimliliği için çok önemlidir.

Lazer Gücü ve Dalga Boyunun Düzenlenmesi
Lazerin gücü ve dalga boyu, kaynak hızını etkileyen temel faktörlerdir. Daha yüksek lazer gücü genellikle daha yüksek kaynak hızları sağlar. Ayrıca, lazerin dalga boyunun ayarlanması, farklı malzemelerin emilim özelliklerine daha iyi uyum sağlayabilir ve böylece kaynak verimliliğini artırabilir.

Kaynak Başlığı Şekli ve Nokta Konfigürasyonu Seçimi
Kaynak makinesinden gelen lazer noktasının şekli ve konfigürasyonu da kaynak hızını önemli ölçüde etkiler. Farklı şekiller ve konfigürasyonlar farklı kaynak parametreleri gerektirebilir, bu nedenle uygun kaynak kafası şeklinin seçilmesi, özel kaynak gereksinimlerinin dikkatle değerlendirilmesini gerektirir.

Kaynak Açısı ve Yönünün Ayarlanması
Kaynak kafasının açısı ve yönü de kaynak hızını etkileyen faktörlerdir. Kaynak açısının ve yönünün uygun şekilde ayarlanması, daha homojen bir ısı dağılımı sağlayarak kaynak hızını artırabilir.

Yardımcı Malzeme ve Ekipmanların Uygulanması
Kaynak yardımcıları veya yardımcı ısıtma cihazları gibi uygun yardımcı malzeme ve ekipmanların kullanılması, kaynak işlemi sırasında termal iletimi ve havuz oluşumunu iyileştirebilir ve böylece kaynak hızını etkileyebilir. Bu yardımcı araçların belirli kaynak görevlerinde uygulanması, verimliliği artırmanın etkili bir yolu olabilir.

Kaynak Tasarımının Dikkate Alınması
Kaynağın tasarımı ve geometrik şekli kaynak hızını etkileyen önemli faktörlerdir. Karmaşık kaynak şekilleri daha uzun kaynak süreleri gerektirebilir, bu nedenle kaynaktan önce kaynağın rasyonel tasarımı kaynak hızını optimize edebilir.

Lazer Odak Uzunluğunun Optimizasyonu
Bir lazer kaynak makinesinin odak uzaklığı, yani odaktan iş parçasının yüzeyine olan mesafe, kaynak etkilerini optimize edebilir ve kaynak hızını artırabilir. Odak uzunluğunun doğru seçilmesi, lazer kaynak makinesinin performansından tam olarak faydalanmak için çok önemlidir.

İş Parçası Ön İşleminin Etkisi
İş parçası yüzeyinin durumu ve ön işlemi kaynak hızını doğrudan etkiler. Temiz bir yüzey ve uygun ön işlem, lazer enerjisinin emilimini ve iletimini iyileştirebilir ve böylece kaynak hızını etkileyebilir.

Sıcaklık Kontrolünün Gerekliliği
Kaynak işlemi sırasında çevre sıcaklığı ve iş parçasının ilk sıcaklığı dikkate alınması gereken faktörlerdir. Bazı durumlarda, uygun bir sıcaklığı korumak ve böylece kaynak hızı ve kalitesi arasında bir denge sağlamak için soğutma veya ısıtma önlemleri gerekebilir.

Çeşitli faktörler aşağıdakileri etkiler lazer kaynak maki̇neleri̇ni̇n kaynak hiziGüç yoğunluğu, lazer ışını çapı, malzeme türü ve kalınlığının yanı sıra kaynak hızı ayarları da dahil olmak üzere. Operatörler bu parametreleri ayarlayarak daha iyi kaynak sonuçları elde edebilirler. Ayrıca, yardımcı malzemeler, kaynak kafası şekli ve lazer odak uzunluğunun optimizasyonu da kaynak hızını etkilemede önemli rol oynar. Bu faktörlerin ortak etkisi, lazer kaynak teknolojisi için daha fazla esneklik sağlayarak imalat endüstrisini verimli ve hassas bir geleceğe doğru yönlendirir.