อะไรคือพารามิเตอร์หลักที่มีผลต่อการเชื่อมด้วยเลเซอร์ฟิวชั่น?

หลักการเชื่อมด้วยเลเซอร์

การเชื่อมด้วยเลเซอร์สามารถทำได้โดยใช้ลำแสงเลเซอร์แบบต่อเนื่องหรือแบบพัลส์ หลักการของการเชื่อมด้วยเลเซอร์สามารถแบ่งออกเป็นการเชื่อมแบบการนำความร้อนและการเชื่อมแบบเจาะลึกด้วยเลเซอร์ เมื่อความหนาแน่นของพลังงานน้อยกว่า 104~105 W/cm2 เป็นการเชื่อมแบบนำความร้อน ขณะนี้ความลึกของการเจาะตื้นและความเร็วในการเชื่อมช้า เมื่อความหนาแน่นของพลังงานมากกว่า 105~107 W/cm2 พื้นผิวโลหะจะจมลงใน "โพรง" โดยการให้ความร้อน ทำให้เกิดการเชื่อมแบบเจาะลึก ซึ่งมีลักษณะของความเร็วในการเชื่อมที่รวดเร็วและอัตราส่วนกว้างยาว

หลักการของการเชื่อมด้วยเลเซอร์การนำความร้อนคือ: การแผ่รังสีของเลเซอร์ทำให้พื้นผิวที่จะแปรรูปร้อนขึ้น และความร้อนที่พื้นผิวจะกระจายไปยังด้านในผ่านการนำความร้อน โดยการควบคุมความกว้างของพัลส์เลเซอร์ พลังงาน กำลังไฟฟ้าสูงสุด และความถี่ในการทำซ้ำ และพารามิเตอร์เลเซอร์อื่นๆ ชิ้นงานจะหลอมละลายเพื่อสร้างแอ่งหลอมเหลวเฉพาะ .

เครื่องเชื่อมเลเซอร์ที่ใช้สำหรับการเชื่อมเฟืองและการเชื่อมโลหะแผ่นบางส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับการเชื่อมแบบเจาะลึกด้วยเลเซอร์ ต่อไปนี้จะมุ่งเน้นไปที่หลักการของการเชื่อมแบบเจาะลึกด้วยเลเซอร์

การเชื่อมแบบเจาะลึกด้วยเลเซอร์โดยทั่วไปจะใช้ลำแสงเลเซอร์ต่อเนื่องเพื่อเชื่อมต่อวัสดุให้สมบูรณ์ และกระบวนการทางกายภาพทางโลหะวิทยานั้นคล้ายกับการเชื่อมด้วยลำแสงอิเล็กตรอนมาก กล่าวคือ กลไกการแปลงพลังงานจะเสร็จสิ้นผ่านโครงสร้าง "รูกุญแจ" ภายใต้การฉายรังสีเลเซอร์ที่มีความหนาแน่นพลังงานสูงเพียงพอ วัสดุจะระเหยและเกิดเป็นรูเล็กๆ รูเล็กๆ ที่เต็มไปด้วยไอน้ำนี้มีลักษณะเหมือนวัตถุสีดำ ดูดซับพลังงานเกือบทั้งหมดของลำแสงที่ตกกระทบ และอุณหภูมิสมดุลในโพรงจะสูงถึงประมาณ 2500 0C ความร้อนจะถูกส่งผ่านจากผนังด้านนอกของโพรงที่มีอุณหภูมิสูงเพื่อละลายโลหะที่อยู่รอบๆ ช่อง รูเล็ก ๆ เต็มไปด้วยไอน้ำอุณหภูมิสูงที่เกิดจากการระเหยอย่างต่อเนื่องของวัสดุผนังภายใต้การฉายรังสีของลำแสง ผนังของรูเล็ก ๆ ล้อมรอบด้วยโลหะหลอมเหลว และโลหะเหลวล้อมรอบด้วยวัสดุแข็ง (ในขณะที่ กระบวนการเชื่อมแบบดั้งเดิมส่วนใหญ่และการเชื่อมด้วยการนำเลเซอร์ พลังงานจะสะสมบนพื้นผิวของชิ้นงานก่อน จากนั้นจึงส่งผ่านไปยังภายในโดยการส่งผ่าน) การไหลของของเหลวภายนอกผนังรูพรุนและแรงตึงผิวของชั้นผนังรักษาสมดุลไดนามิกด้วยแรงดันไอที่เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องในช่องรูพรุน ลำแสงเข้าสู่รูเล็ก ๆ อย่างต่อเนื่องและวัสดุที่อยู่นอกรูเล็ก ๆ จะไหลอย่างต่อเนื่อง ขณะที่ลำแสงเคลื่อนตัว รูเล็กๆ จะอยู่ในสภาพไหลคงที่เสมอ กล่าวคือ รูเล็กๆ และโลหะหลอมเหลวรอบๆ ผนังรูจะเคลื่อนไปข้างหน้าด้วยความเร็วไปข้างหน้าของลำแสงนำ และโลหะหลอมเหลวจะเติมช่องว่างที่เหลือจากรูเล็กๆ แล้วควบแน่น จนเกิดรอยเชื่อม กระบวนการทั้งหมดข้างต้นนี้เกิดขึ้นอย่างรวดเร็วจนความเร็วในการเชื่อมสามารถเข้าถึงหลายเมตรต่อนาทีได้อย่างง่ายดาย

02
พารามิเตอร์กระบวนการหลักของการเชื่อมแบบเจาะลึกด้วยเลเซอร์

1) พลังงานเลเซอร์ มีค่าเกณฑ์ของความหนาแน่นของพลังงานเลเซอร์ในการเชื่อมด้วยเลเซอร์ ต่ำกว่าค่านี้ ความลึกของการเจาะจะตื้นมาก เมื่อถึงหรือเกินค่านี้ ความลึกของการเจาะจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก พลาสมาจะถูกสร้างขึ้นเฉพาะเมื่อความหนาแน่นของพลังงานเลเซอร์บนชิ้นงานเกินค่าเกณฑ์ (ขึ้นอยู่กับวัสดุ) ซึ่งแสดงถึงความก้าวหน้าของการเชื่อมแบบเจาะลึกที่มั่นคง หากกำลังเลเซอร์ต่ำกว่าเกณฑ์นี้ การหลอมละลายที่พื้นผิวของชิ้นงานจะเกิดขึ้นเท่านั้น กล่าวคือ การเชื่อมจะเกิดขึ้นโดยมีการนำความร้อนที่เสถียร เมื่อความหนาแน่นของพลังงานเลเซอร์ใกล้ถึงสภาวะวิกฤตสำหรับการก่อตัวของรูเล็กๆ การเชื่อมแบบเจาะลึกและการเชื่อมแบบนำจะดำเนินการสลับกัน ซึ่งกลายเป็นกระบวนการเชื่อมที่ไม่เสถียร ส่งผลให้ความลึกของการเจาะมีความผันผวนมาก ในระหว่างการเชื่อมแบบเจาะลึกด้วยเลเซอร์ พลังงานเลเซอร์จะควบคุมความลึกของการเจาะและความเร็วในการเชื่อมในเวลาเดียวกัน การแทรกซึมของแนวเชื่อมเกี่ยวข้องโดยตรงกับความหนาแน่นของกำลังลำแสง และเป็นหน้าที่ของกำลังลำแสงตกกระทบและจุดโฟกัสของลำแสง โดยทั่วไป สำหรับลำแสงเลเซอร์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางหนึ่ง ความลึกของการเจาะจะเพิ่มขึ้นตามกำลังของลำแสงที่เพิ่มขึ้น

2) จุดโฟกัสลำแสง ขนาดลำแสงเป็นหนึ่งในตัวแปรที่สำคัญที่สุดในการเชื่อมด้วยเลเซอร์ เนื่องจากจะเป็นตัวกำหนดความหนาแน่นของพลังงาน แต่สำหรับเลเซอร์กำลังสูง การวัดเป็นปัญหาที่ยาก แม้ว่าจะมีเทคนิคการวัดทางอ้อมมากมาย

ขนาดลำแสงโฟกัสที่จำกัดการเลี้ยวเบนสามารถคำนวณได้ตามทฤษฎีการเลี้ยวเบนของแสง แต่เนื่องจากความคลาดเคลื่อนของเลนส์โฟกัสที่มีอยู่ ขนาดลำแสงจริงจึงใหญ่กว่าค่าที่คำนวณได้ วิธีการปฏิบัติที่ง่ายที่สุดคือวิธีการทำโปรไฟล์แบบไอโซเทอร์มอล ซึ่งจะวัดจุดโฟกัสและเส้นผ่านศูนย์กลางการเจาะหลังจากการชาร์และเจาะแผ่นโพลีโพรพิลีนด้วยกระดาษหนา วิธีนี้จำเป็นต้องควบคุมกำลังเลเซอร์และเวลาของลำแสงที่กระทำผ่านการฝึกปฏิบัติในการวัด

3) ค่าการดูดซึมวัสดุ การดูดกลืนแสงเลเซอร์ของวัสดุขึ้นอยู่กับคุณสมบัติที่สำคัญบางอย่างของวัสดุ เช่น การดูดซับ การสะท้อนแสง การนำความร้อน อุณหภูมิหลอมเหลว อุณหภูมิการระเหย ฯลฯ ซึ่งสำคัญที่สุดคือการดูดซับ

ปัจจัยที่ส่งผลต่ออัตราการดูดซับของวัสดุไปยังลำแสงเลเซอร์ประกอบด้วย 2 ประการ: ประการแรกคือความต้านทานของวัสดุ หลังจากวัดอัตราการดูดซับของพื้นผิวขัดเงาของวัสดุแล้ว จะพบว่าอัตราการดูดซับของวัสดุนั้นแปรผันตามค่ารากที่สองของสภาพต้านทาน และสภาพต้านทานแปรผันตามอุณหภูมิ ประการที่สอง สภาพพื้นผิว (หรือความเรียบ) ของวัสดุมีอิทธิพลสำคัญต่ออัตราการดูดซับลำแสง ซึ่งมีผลอย่างมากต่อผลการเชื่อม

ความยาวคลื่นเอาต์พุตของเลเซอร์ CO2 โดยปกติจะอยู่ที่ 10.6 μm อัตราการดูดซึมของเซรามิก แก้ว ยาง พลาสติก และอโลหะอื่นๆ นั้นสูงมากที่อุณหภูมิห้อง ในขณะที่อัตราการดูดซึมของวัสดุโลหะจะต่ำมากที่อุณหภูมิห้อง จนกว่าวัสดุจะละลายหรือแม้แต่ก๊าซ การดูดซึมของวัสดุจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก มีประสิทธิภาพมากในการปรับปรุงการดูดซับลำแสงของวัสดุโดยใช้การเคลือบผิวหรือการก่อตัวของฟิล์มออกไซด์บนผิว

4) ความเร็วในการเชื่อม ความเร็วในการเชื่อมมีผลอย่างมากต่อความลึกของการเจาะ การเพิ่มความเร็วจะทำให้การเจาะตื้นขึ้น แต่ถ้าความเร็วต่ำเกินไป วัสดุจะละลายมากเกินไปและชิ้นงานจะถูกเชื่อมผ่าน ดังนั้นจึงมีช่วงความเร็วในการเชื่อมที่เหมาะสมสำหรับวัสดุเฉพาะที่มีกำลังเลเซอร์และความหนาที่แน่นอน และสามารถรับความลึกของการเจาะสูงสุดได้ที่ค่าความเร็วที่สอดคล้องกัน รูปที่ 10-2 แสดงความสัมพันธ์ระหว่างความเร็วในการเชื่อมและความลึกของการเจาะเหล็ก 1018

5) แก๊สป้องกัน ก๊าซเฉื่อยมักใช้เพื่อป้องกันแอ่งหลอมเหลวในกระบวนการเชื่อมด้วยเลเซอร์ เมื่อวัสดุบางชนิดถูกเชื่อมโดยไม่คำนึงถึงการเกิดออกซิเดชันที่พื้นผิว การป้องกันอาจไม่ได้รับการพิจารณา แต่สำหรับการใช้งานส่วนใหญ่ ก๊าซฮีเลียม อาร์กอน ไนโตรเจน และก๊าซอื่นๆ มักใช้เป็นการป้องกันเพื่อให้ชิ้นงานได้รับการปกป้องจากการเกิดออกซิเดชันระหว่างการบัดกรี

ฮีเลียมไม่แตกตัวเป็นไอออนได้ง่าย (พลังงานไอออไนเซชันสูงกว่า) ซึ่งช่วยให้เลเซอร์ผ่านได้อย่างราบรื่น และพลังงานลำแสงจะไปถึงพื้นผิวของชิ้นงานโดยไม่มีสิ่งกีดขวาง นี่คือก๊าซป้องกันที่มีประสิทธิภาพสูงสุดที่ใช้ในการเชื่อมด้วยเลเซอร์ แต่มีราคาแพงกว่า

ก๊าซอาร์กอนมีราคาถูกกว่าและหนาแน่นกว่า ดังนั้นผลการป้องกันจึงดีกว่า อย่างไรก็ตาม ไอออนไนซ์ของพลาสมาโลหะที่อุณหภูมิสูงจะไวต่อการเกิดไอออไนซ์ ซึ่งป้องกันส่วนของลำแสงไม่ให้กระทบกับชิ้นงาน ลดกำลังเลเซอร์ที่มีประสิทธิภาพสำหรับการเชื่อม และยังทำให้ความเร็วในการเชื่อมและการเจาะทะลุเสียหายอีกด้วย พื้นผิวของรอยเชื่อมที่ป้องกันด้วยอาร์กอนจะเรียบกว่าเมื่อป้องกันด้วยฮีเลียม

ไนโตรเจนเป็นก๊าซป้องกันที่มีราคาถูกที่สุด แต่ไม่เหมาะสำหรับการเชื่อมเหล็กกล้าไร้สนิมบางประเภท เนื่องจากปัญหาทางโลหะวิทยา เช่น การดูดซึม ซึ่งบางครั้งทำให้เกิดรูพรุนในบริเวณที่ทับซ้อนกัน

หน้าที่ที่สองของการใช้แก๊สป้องกันคือการปกป้องเลนส์โฟกัสจากการปนเปื้อนของไอโลหะและการพ่นละอองของเหลว โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการเชื่อมด้วยเลเซอร์กำลังสูง เนื่องจากการดีดออกจะมีพลังมาก จึงมีความจำเป็นมากขึ้นในการปกป้องเลนส์ในเวลานี้

หน้าที่ที่สามของก๊าซป้องกันคือมีประสิทธิภาพมากในการกระจายโล่พลาสมาที่เกิดจากการเชื่อมด้วยเลเซอร์กำลังสูง ไอของโลหะจะดูดซับลำแสงเลเซอร์และแตกตัวเป็นไอออนในพลาสมาคลาวด์ และก๊าซป้องกันรอบๆ ไอของโลหะก็แตกตัวเป็นไอออนเนื่องจากความร้อนเช่นกัน หากมีพลาสมามากเกินไป ลำแสงเลเซอร์จะถูกใช้โดยพลาสมา พลาสมามีอยู่บนพื้นผิวการทำงานเป็นพลังงานที่สอง ซึ่งทำให้การเจาะตื้นขึ้นและพื้นผิวของบ่อเชื่อมกว้างขึ้น อัตราการรวมตัวกันใหม่ของอิเล็กตรอนจะเพิ่มขึ้นโดยการเพิ่มการชนกันของอิเล็กตรอนสามตัวกับไอออนและอะตอมที่เป็นกลางเพื่อลดความหนาแน่นของอิเล็กตรอนในพลาสมา ยิ่งอะตอมที่เป็นกลางเบาลงเท่าใด ความถี่ในการชนก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น และอัตราการรวมตัวกันใหม่ก็จะยิ่งสูงขึ้น ในทางกลับกัน เฉพาะก๊าซป้องกันที่มีพลังงานไอออไนเซชันสูงเท่านั้นที่จะไม่เพิ่มความหนาแน่นของอิเล็กตรอนเนื่องจากการแตกตัวเป็นไอออนของก๊าซเอง

ขนาดของเมฆพลาสม่าจะแปรผันตามก๊าซป้องกันที่ใช้ โดยฮีเลียมมีขนาดเล็กที่สุด ไนโตรเจนเป็นอันดับสอง และอาร์กอนมีขนาดใหญ่ที่สุด ยิ่งพลาสมามีขนาดใหญ่เท่าใด การเจาะทะลุก็จะยิ่งตื้นขึ้นเท่านั้น เหตุผลของความแตกต่างประการแรกคือเนื่องจากระดับไอออไนซ์ที่แตกต่างกันของโมเลกุลของก๊าซ และยังเกิดจากความแตกต่างในการแพร่กระจายของไอโลหะที่เกิดจากความหนาแน่นที่แตกต่างกันของก๊าซป้องกัน

ฮีเลียมเป็นก๊าซที่แตกตัวเป็นไอออนน้อยที่สุดและมีความหนาแน่นน้อยที่สุด และจะขับไล่ไอระเหยของโลหะที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วซึ่งเกิดจากอ่างโลหะหลอมเหลว ดังนั้น การใช้ฮีเลียมเป็นก๊าซป้องกันจึงสามารถยับยั้งพลาสมาในระดับสูงสุด ซึ่งจะเป็นการเพิ่มความลึกของการเจาะและเพิ่มความเร็วในการเชื่อม เนื่องจากมีน้ำหนักเบาจึงสามารถเล็ดลอดออกไปและไม่ทำให้เกิดรูขุมขนได้ง่าย แน่นอนว่าจากผลการเชื่อมจริงของเรา ผลของการป้องกันอาร์กอนก็ไม่เลว

ผลกระทบของพลาสมาคลาวด์ต่อการเจาะทะลุนั้นชัดเจนที่สุดในบริเวณความเร็วการเชื่อมต่ำ ผลของมันจะลดลงเมื่อความเร็วในการเชื่อมเพิ่มขึ้น

ก๊าซป้องกันถูกฉีดผ่านหัวฉีดด้วยแรงดันระดับหนึ่งเพื่อไปยังพื้นผิวของชิ้นงาน รูปร่างอุทกพลศาสตร์ของหัวฉีดและเส้นผ่านศูนย์กลางของทางออกมีความสำคัญมาก จะต้องมีขนาดใหญ่พอที่จะขับเคลื่อนก๊าซป้องกันที่ฉีดพ่นให้ครอบคลุมพื้นผิวการเชื่อม แต่เพื่อป้องกันเลนส์อย่างมีประสิทธิภาพและป้องกันไอของโลหะจากการปนเปื้อนหรือกระเด็นของโลหะจากการทำลายเลนส์ ขนาดของหัวฉีดควรจำกัดด้วย ควรควบคุมอัตราการไหลด้วย มิฉะนั้น การไหลของก๊าซป้องกันจะปั่นป่วน และบรรยากาศจะมีส่วนร่วมในแอ่งหลอมเหลว ในที่สุดก็ก่อตัวเป็นรูพรุน

เพื่อปรับปรุงผลการป้องกัน ยังสามารถใช้วิธีการเป่าด้านข้างเพิ่มเติมได้ นั่นคือ ผ่านหัวฉีดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กกว่า ก๊าซป้องกันจะถูกฉีดโดยตรงเข้าไปในรูเล็กๆ ของการเชื่อมแบบเจาะลึกที่มุมหนึ่ง ก๊าซป้องกันไม่เพียงแต่ยับยั้งเมฆพลาสมาบนพื้นผิวของชิ้นงานเท่านั้น แต่ยังมีอิทธิพลต่อการก่อตัวของพลาสมาและรูเล็กๆ ในรู เพิ่มความลึกของการเจาะ และทำให้ได้รอยเชื่อมที่มีอัตราส่วนความลึกต่อความกว้างในอุดมคติ . อย่างไรก็ตาม วิธีการนี้ต้องการการควบคุมขนาดและทิศทางการไหลของอากาศอย่างแม่นยำ มิฉะนั้นการไหลปั่นป่วนอาจเกิดขึ้นและทำลายแอ่งหลอมเหลว ทำให้กระบวนการเชื่อมมีความเสถียรได้ยาก

6) ทางยาวโฟกัสของเลนส์ โดยปกติแล้วจะใช้วิธีการโฟกัสเพื่อควบแน่นเลเซอร์ระหว่างการเชื่อม และโดยทั่วไปจะใช้เลนส์ที่มีทางยาวโฟกัส 63~254 มม. (2.5"~10") ขนาดจุดโฟกัสจะแปรผันตามความยาวโฟกัส ยิ่งความยาวโฟกัสสั้น จุดที่เล็กลง แต่ทางยาวโฟกัสก็ส่งผลต่อความลึกของโฟกัสเช่นกัน นั่นคือ ความลึกของโฟกัสจะเพิ่มขึ้นพร้อมกันกับทางยาวโฟกัส ดังนั้นทางยาวโฟกัสที่สั้นจึงสามารถเพิ่มความหนาแน่นของพลังงานได้ แต่เนื่องจากความลึกของโฟกัสที่น้อย ระยะห่างระหว่างเลนส์กับชิ้นงาน ต้องได้รับการบำรุงรักษาอย่างแม่นยำและความลึกในการเจาะไม่มาก เนื่องจากอิทธิพลของสะเก็ดไฟและโหมดเลเซอร์ที่เกิดขึ้นในกระบวนการเชื่อม ความลึกโฟกัสที่สั้นที่สุดที่ใช้ในการเชื่อมจริงส่วนใหญ่จะอยู่ที่ทางยาวโฟกัส 126 มม. (5") เมื่อรอยต่อมีขนาดใหญ่หรือรอยเชื่อมจำเป็นต้องเพิ่มขึ้นโดยการเพิ่ม ขนาดจุด คุณสามารถเลือกเลนส์ที่มีทางยาวโฟกัส 254 มม. (10") ในกรณีนี้ เพื่อให้ได้เอฟเฟกต์รูเข็มแบบเจาะลึก จำเป็นต้องใช้กำลังเอาต์พุตของเลเซอร์ที่สูงขึ้น (ความหนาแน่นของพลังงาน)

เมื่อกำลังแสงเลเซอร์เกิน 2kW โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับลำแสงเลเซอร์ CO2 ขนาด 10.6μm เนื่องจากการใช้วัสดุออพติคอลพิเศษเพื่อสร้างระบบออพติคอล เพื่อหลีกเลี่ยงความเสี่ยงของความเสียหายทางออปติคอลต่อเลนส์โฟกัส วิธีการโฟกัสแบบสะท้อนแสงมักจะ ใช้แล้ว และโดยทั่วไปจะใช้กระจกทองแดงขัดเงาเป็นตัวสะท้อนแสง มักแนะนำให้ใช้ในการโฟกัสลำแสงเลเซอร์กำลังสูงเนื่องจากการระบายความร้อนที่มีประสิทธิภาพ

7) ตำแหน่งโฟกัส เมื่อทำการเชื่อม ตำแหน่งโฟกัสมีความสำคัญอย่างยิ่งเพื่อรักษาความหนาแน่นของพลังงานให้เพียงพอ การเปลี่ยนแปลงตำแหน่งสัมพัทธ์ของจุดโฟกัสและพื้นผิวชิ้นงานส่งผลโดยตรงต่อความกว้างและความลึกของรอยเชื่อม รูป 2-6 แสดงผลของตำแหน่งโฟกัสต่อความลึกของการเจาะและความกว้างตะเข็บของเหล็ก 1018
ในการเชื่อมด้วยเลเซอร์ส่วนใหญ่ โดยทั่วไปแล้วจุดโฟกัสจะอยู่ที่ความลึกประมาณ 1/4 ของความลึกของการเจาะที่ต้องการใต้พื้นผิวของชิ้นงาน

8) ตำแหน่งลำแสงเลเซอร์ เมื่อทำการเชื่อมด้วยเลเซอร์กับวัสดุที่แตกต่างกัน ตำแหน่งของลำแสงเลเซอร์จะควบคุมคุณภาพขั้นสุดท้ายของการเชื่อม โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีของข้อต่อก้นมากกว่าข้อต่อตัก ตัวอย่างเช่น เมื่อเชื่อมเฟืองเหล็กชุบแข็งเข้ากับดรัมเหล็กอ่อน การควบคุมตำแหน่งลำแสงเลเซอร์ที่เหมาะสมจะช่วยสร้างรอยเชื่อมที่มีส่วนประกอบคาร์บอนต่ำเป็นส่วนใหญ่ ซึ่งค่อนข้างต้านทานต่อการแตกร้าว ในบางการใช้งาน รูปทรงเรขาคณิตของชิ้นงานที่จะเชื่อมจำเป็นต้องให้ลำแสงเลเซอร์หักเหเป็นมุม เมื่อมุมเบี่ยงเบนระหว่างแกนลำแสงและระนาบรอยต่ออยู่ภายใน 100 องศา การดูดซับพลังงานเลเซอร์โดยชิ้นงานจะไม่ได้รับผลกระทบ

9) การควบคุมการเพิ่มขึ้นและลดลงอย่างค่อยเป็นค่อยไปของพลังงานเลเซอร์ที่จุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของการเชื่อม ระหว่างการเชื่อมแบบเจาะลึกด้วยเลเซอร์ จะมีรูเล็กๆ อยู่เสมอโดยไม่คำนึงถึงความลึกของรอยเชื่อม เมื่อกระบวนการเชื่อมสิ้นสุดลงและปิดสวิตช์ไฟ หลุมจะปรากฏขึ้นที่ส่วนท้ายของการเชื่อม นอกจากนี้ เมื่อชั้นการเชื่อมด้วยเลเซอร์ครอบคลุมรอยเชื่อมเดิม จะมีการดูดซับลำแสงเลเซอร์มากเกินไป ส่งผลให้รอยเชื่อมร้อนเกินไปหรือเกิดรูพรุน

เพื่อป้องกันไม่ให้ปรากฏการณ์ข้างต้นเกิดขึ้น สามารถตั้งโปรแกรมจุดเริ่มและหยุดกำลังไฟเพื่อให้เวลาเริ่มต้นและสิ้นสุดกำลังปรับได้ นั่นคือ กำลังเริ่มต้นจะเพิ่มขึ้นทางอิเล็กทรอนิกส์จากศูนย์เป็นค่ากำลังที่ตั้งไว้ในเวลาอันสั้น และปรับแนวเชื่อมได้ เวลาและในที่สุดกำลังจะค่อยๆ ลดลงจากกำลังที่ตั้งไว้เป็นศูนย์เมื่อการเชื่อมสิ้นสุดลง

03
คุณสมบัติและข้อดีข้อเสียของการเชื่อมแบบเจาะลึกด้วยเลเซอร์

คุณสมบัติของการเชื่อมแบบเจาะลึกด้วยเลเซอร์

1) อัตราส่วนภาพสูง เมื่อโลหะหลอมเหลวก่อตัวขึ้นรอบโพรงทรงกระบอกของไอน้ำร้อนและขยายออกไปยังชิ้นงาน รอยเชื่อมจะลึกและแคบลง
2) อินพุตความร้อนขั้นต่ำ เนื่องจากอุณหภูมิในรูเล็กๆ นั้นสูงมาก กระบวนการหลอมจึงเกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว ความร้อนที่ป้อนเข้าสู่ชิ้นงานจึงต่ำมาก และการเปลี่ยนรูปเนื่องจากความร้อนและโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนจะมีน้อย
3) ความหนาแน่นสูง เนื่องจากรูเล็กๆ ที่เต็มไปด้วยไอน้ำอุณหภูมิสูงเอื้อต่อการปั่นป่วนของบ่อเชื่อมและก๊าซที่ไหลออกมา ส่งผลให้รอยเชื่อมทะลุโดยไม่มีรูพรุน อัตราการเย็นตัวสูงหลังจากการเชื่อมสามารถทำให้โครงสร้างการเชื่อมละเอียดขึ้นได้อย่างง่ายดาย
4) รอยเชื่อมที่แข็งแรง เนื่องจากแหล่งความร้อนลุกโชนและการดูดซับส่วนประกอบที่ไม่ใช่โลหะอย่างเพียงพอ ปริมาณสิ่งเจือปนจึงลดลง และขนาดของสิ่งเจือปนและการกระจายของสิ่งเจือปนในสระหลอมเหลวจะเปลี่ยนไป กระบวนการเชื่อมไม่ต้องใช้อิเล็กโทรดหรือลวดเชื่อม และบริเวณหลอมเหลวมีมลพิษน้อยกว่า เพื่อให้ความแข็งแรงและความเหนียวของแนวเชื่อมมีค่าเท่ากับหรือสูงกว่าโลหะหลักเป็นอย่างน้อย
5) การควบคุมที่แม่นยำ เนื่องจากจุดแสงที่โฟกัสมีขนาดเล็ก รอยเชื่อมจึงสามารถจัดตำแหน่งได้ด้วยความแม่นยำสูง เอาต์พุตเลเซอร์ไม่มี "ความเฉื่อย" สามารถหยุดและเริ่มใหม่ได้ด้วยความเร็วสูง และเชื่อมชิ้นงานที่ซับซ้อนได้ด้วยเทคโนโลยีการเคลื่อนที่ของลำแสงควบคุมเชิงตัวเลข

6) กระบวนการเชื่อมบรรยากาศแบบไม่สัมผัส เนื่องจากพลังงานมาจากลำแสงโฟตอน จึงไม่มีการสัมผัสทางกายภาพกับชิ้นงาน ดังนั้นจึงไม่มีการใช้แรงภายนอกกับชิ้นงาน นอกจากนี้ แม่เหล็กและอากาศไม่มีผลกระทบต่อแสงเลเซอร์

ข้อดีของการเชื่อมแบบเจาะลึกด้วยเลเซอร์
1) เนื่องจากเลเซอร์ที่โฟกัสมีความหนาแน่นของพลังงานสูงกว่าวิธีทั่วไปมาก ความเร็วในการเชื่อมจึงรวดเร็ว พื้นที่ที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนและการเสียรูปมีขนาดเล็ก และยังสามารถเชื่อมวัสดุที่เชื่อมยาก เช่น ไททาเนียม
2) เนื่องจากลำแสงง่ายต่อการส่งและควบคุม และไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนคบเพลิงและหัวฉีดบ่อยๆ และไม่จำเป็นต้องมีสุญญากาศสำหรับการเชื่อมลำแสงอิเล็กตรอน ซึ่งช่วยลดเวลาเสริมของการหยุดทำงานลงได้อย่างมาก ดังนั้นตัวประกอบภาระและ ประสิทธิภาพการผลิตสูง
3) เนื่องจากผลการทำให้บริสุทธิ์และอัตราการเย็นตัวสูง ความแข็งแรงในการเชื่อม ความเหนียว และประสิทธิภาพโดยรวมจึงสูง
4) เนื่องจากอินพุตความร้อนเฉลี่ยต่ำและความแม่นยำในการประมวลผลสูง ต้นทุนการประมวลผลซ้ำจึงลดลงได้ นอกจากนี้ ต้นทุนการดำเนินงานของการเชื่อมด้วยเลเซอร์ยังต่ำ ซึ่งสามารถลดต้นทุนการประมวลผลชิ้นงานได้
5) สามารถควบคุมความเข้มของลำแสงและการวางตำแหน่งที่ดีได้อย่างมีประสิทธิภาพ และง่ายต่อการรับรู้การทำงานอัตโนมัติ

ข้อเสียของการเชื่อมแบบเจาะลึกด้วยเลเซอร์
1) ความลึกในการเชื่อมมีจำกัด
2) ความต้องการในการประกอบชิ้นงานสูง
3) การลงทุนครั้งเดียวของระบบเลเซอร์ค่อนข้างสูง