×
Jan 17,2026
Egy 1000 watt teljesítményű kézi lézerhegesztő akár 2-3 mm vastagságú anyagon is jó egyszeri áthatolást érhet el széntartalmú acélnál vagy 304-es rozsdamentes acélnál, de csak akkor, ha a felületek tiszták, és az összes folyamatbeállítás pontosan megfelelő. Ennek a konkrét határnak az oka abban rejlik, hogy mennyi teljesítményre van szükség ahhoz, hogy elinduljon és folytatódjon az úgynevezett kulcslyuk-módbeli hegesztés. Az acél hővezetése körülbelül 50 watt/méter Kelvin, ami hatékonyan segíti az energiaátvitelt a folyamat során. Gyakorlati helyszíni tesztek azt mutatják, hogy 3 mm áthatolás stabilan elérhető 304-es rozsdamentes acélnál, ha percenként körülbelül 0,8 méteres sebességgel haladunk argongáz-védőatmoszférában. A széntartalmú acélnál extra előkészítésre van szükség a hengerlési réteg eltávolításához, különben pórusosodási problémák léphetnek fel 2,5 mm-es vastagság hegesztésekor. Nagyon fontos, hogy a fókuszpont az ideális mélységtől legfeljebb ±0,2 mm-rel térhessen el a stabil olvadási medence érdekében. Megfelelő nemesgáz-fedés hiányában a felületi oxidáció akár 15 százalékkal is csökkentheti az effektív áthatolást.
A nem vasalapú fémekkel való munkavégzés komoly kihívásokat jelent a mély behatolás elérésében, amikor szabványos 1000 wattos kézi berendezéseket használnak. Vegyük például az alumíniumot: ez kb. 90%-át visszaveri a beeső lézerfénynek, és olyan gyorsan vezeti el a hőt (körülbelül 240 watt/méter Kelvin), hogy a legtöbb kezelőnek nehézséget okoz 1,5 mm-nél mélyebbre jutni egyetlen áthaladással, még akkor is, ha olyan trükköket alkalmaznak, mint a nyalábolajzás vagy a héliummal történő védőgázas hegesztés. A réz még rosszabb, mivel annak hővezető-képessége eléri a körülbelül 400 W/mK-t, ami azt jelenti, hogy a hő olyan gyorsan távozik, hogy sok technikusnak előmelegítenie kell az anyagot, csupán 1,2 mm-es mélység eléréséhez. Az öntöttvas teljesen más problémát jelent, mivel a cink elkezd párologni, amint túllépjük az 1,5 mm-es mélységet, bosszantó üregképződést okozva, és a hegesztések során az összekapcsolódás nem marad állandó. Hiteles szaklapokban megjelent kutatások szerint még a kifinomult kék fényű lézerek és speciálisan összeállított védőgázok sem tudják meghaladni az 1,3 mm-t rézötvözeteknél az alapvető fizikai korlátok miatt, amelyek az elektronok és fononok kölcsönhatásával kapcsolatosak. A többszöri hegesztésre tett kísérletek általában túlzott torzuláshoz és gyenge kötéshez vezetnek az egyes átmenetek között, kivéve, ha 1500 watt feletti teljesítményű gépeket használnak, ami gyakorlatilag lehetetlenné teszi vastagabb kötések készítését szokványos 1000 wattos kézi egységeken.
A lézer teljesítményének növelése körülbelül 1000 vatról egészen 4000 wattra lehetővé teszi, hogy sokkal mélyebb hegesztéseket hozzunk létre szénacéllal dolgozva. Alacsonyabb teljesítményszinteken, például 1000 W-nál általában kb. 3 mm-es mélységet érünk el passzanként, de ennek növelése 4000 W-ra több passz után körülbelül 6,5 mm-es teljes mélységet eredményezhet. Ennek a javulásnak az oka abban rejlik, hogy a sugárzás mennyire hatol be a anyagba, valamint abban, hogy pontosabban irányítható a hő eloszlása a különböző rétegekben. A szénacél amúgy sem tükröz sok fényt, így a nagy intenzitású sugarak viszonylag hatékonyan alakulnak olvadási energiává. Mindazonáltal létezik egy határ, ahol a teljesítmény további növelése már nem jár arányos előnnyel, körülbelül 3000 W felett ugyanis olyan problémák lépnek fel, mint a plazmavédelem zavaró hatása vagy a túlzott oldalirányú hőterjedés. Ahhoz, hogy megfelelő szerkezeti minőséget érjünk el a mélység többrétegű kialakítása során, a legtöbb gyár stratégiai többpasszú technikát alkalmaz, amely precízen időzített hűtési szüneteket is tartalmaz. Ám itt jön a buktató: minden további milliméterhez jelentősen lassabb mozgási sebességre és sokkal finomabb paraméterbeállításokra van szükség, ami csökkenti a termelési sebességet, és további munkaterhet ró a gyári operátorokra.
A lézerteljesítmény megduplázása nem nem kétszerezi a behatolást – egy gyakori félreértés, amely az egyszerűsített energiafeltevésekből ered. Míg 1000 W körülbelül ~3 mm-es behatolást ér el szénacélnál, a 2000 W tipikusan csak 4,5–5 mm-t ér el, nem pedig 6 mm-t. Ez a nemlinearitás három egymással összefüggő fizikai korlátból adódik:
Ami valójában számít az áthatolás mértékénél, nem csupán az, hogy mennyi energiát juttatunk valamire, hanem az is, hogy mennyire koncentrált ez az energia. Amikor valaki megduplázza a teljesítményt, nem feltétlenül kap kétszeres hatást, kivéve, ha a nyalábot lényegesen kisebbé is teszi. A valódi gyakorlatban, még akkor is, ha a teljesítmény 100%-kal nő, a fókuszpont mérete csak körülbelül 30%-kal csökken. Amint elérjük a körülbelül 3000 wattos értéket, a hatékonyság gyorsan csökken. A 3000-ról 4000 watt-ra emelés csupán körülbelül 25%-kal mélyebb áthatolást eredményez, ami elég gyenge eredmény egy ilyen nagy teljesítménynövekedéshez képest. Olyan munkák esetében, amelyeknél 5 mm-nél mélyebb vágásokra van szükség, érdemes megvizsgálni, hogy mennyibe kerül minden további milliméter, és mennyire bonyolulttá válik a berendezés. Néha más módszerek, például a MIG-hegesztés és a lézer kombinálása, vagy impulzusív ívhasználat hosszú távon tényleg olcsóbb és egyszerűbb megoldás lehet.
A 1000 W-os kézi lézerhegesztővel elérhető behatolási mélység valójában három, az optikához és mozgásbeállításokhoz kapcsolódó fő tényezőtől függ. Leginkább azonban a fókuszpont számít. Ha a fókusz akár csak fél millimétert is elcsúszik a céltól, a behatolás akár 20%-kal is megváltozhat rozsdamentes acél anyagok esetén, mivel a teljesítménykoncentráció csökken a felületen, ahol a legerősebbnek kellene lennie. Amikor a működtetők nyalábolajzolást, vagy más néven imbolygatást alkalmaznak, valójában szélesebb olvadási zónát hoznak létre. Ez segít jobban áthidalni a réseket vastagabb kötéseknél. Ugyanakkor a foltméret 0,2 mm alá történő csökkentése drámaian megnöveli a teljesítménysűrűséget, ami mélyebb anyagfúzióhoz vezet. Azok a gyártók, akik ezeket a rendszereket autóipari lemezalkalmazásokra tesztelték, azt tapasztalták, hogy a fókuszszabályozás ±0,1 mm-en belül tartása a termelés során biztosítja a szerkezeti követelményeknek megfelelő, futásról futásra konzisztens eredményt.
A megfelelő egyensúly kialakítása a szkennelési sebesség és az átmenetek közötti pihenőidő között elengedhetetlen, ha vastagabb szakaszoknál, például 6,5 mm-es szénszállal szeretnénk teljes behatolást elérni úgy, hogy elkerüljük a problémákat, mint a kivágódás vagy a hidegbevarrás. Amikor a működtetők a szkennelési sebességet körülbelül 10 mm/s felettre állítják, ez csökkenti a hőbevitelt, és keskenyebb hőhatású zónát eredményez, de ezzel nő az a valós kockázata, hogy a mélyebb hegesztési rétegek nem teljesen olvadnak össze. A legtöbb tapasztalt hegesztő, aki 6,5 mm-es kötéseknél dolgozik, azt tapasztalta, hogy a legjobb eredményt akkor kapják, ha minden réteg között kb. 400–600 milliszekundumot tartanak szünetet. Ez a rövid szünet lehetővé teszi, hogy a fém részben megkezdje a szilárdulást, és enyhítsék a belső feszültségeket, ami hozzájárul egy stabil gyökérvarrat kialakulásához. Ha túl lassan haladnak, mondjuk 3 mm/s alatt, akkor túlzott hőhalmozódás lép fel, instabil olvadási medencékkel. És ha a pihenőidő az első néhány rétegnél 300 ms alá csökken, akkor a varratok általában rosszul kötődnek össze az átmeneteknél. Ezek a számok azonban nem véglegesek: a használt acél típusától, az illesztés alakjától, sőt a helyiség hőmérsékletétől is függően módosítani kell őket. Ennek ellenére ezek az értékek jó kiindulópontot jelentenek mindenki számára, aki saját hegesztési eljárását fejleszti.
EN
