Gaano Kapal ang Maaaring Iweld ng Manu-manong Laser Welder?

mga Limitasyon sa Kapal ng 1000W na Manu-manong Laser Welder Ayon sa Materyales

Tunay na kakayahang tumagos nang isang beses sa hindi kinakalawang na asero at karbon na asero

Ang isang 1000-watt na handheld laser welder ay maaaring makagawa ng maayos na single pass penetration sa mga materyales na may kapal na humigit-kumulang 2 hanggang 3 mm kapag gumagamit ng carbon steel o 304 stainless steel, ngunit ito ay posible lamang kung malilinis ang mga surface at tama ang lahat ng process settings. Ang dahilan ng partikular na limitasyon na ito ay nauugnay sa halaga ng power na talagang kailangan upang mapasimulan at mapanatili ang tinatawag na keyhole mode welding. Ang thermal conductivity ng bakal na humigit-kumulang 50 watts kada metro Kelvin ay nakakatulong sa mahusay na paglipat ng enerhiya habang nagaganap ang proseso. Ayon sa mga pagsusuri sa aktwal na lugar ng trabaho, ang 3 mm na penetration ay pare-pareho ang resulta para sa 304 stainless kapag gumagalaw ito sa bilis na humigit-kumulang 0.8 metro kada minuto na may proteksyon ng argon gas. Kailangan ng karagdagang paghahanda ang carbon steel upang alisin ang mill scale, dahil kung hindi, magkakaroon ng porosity na isyu kapag sinusubukang i-weld ang 2.5 mm na kapal. Napakahalaga ng pagpapanatili sa focus spot sa loob ng plus o minus 0.2 mm mula sa ideal depth upang magkaroon ng matatag na melt pools. Kung wala ang tamang inert gas coverage, maaaring bawasan ng hanggang 15 porsiyento ang epektibong penetration dahil sa mga problema sa surface oxidation.

Bakit limitado ang aluminyo, tanso, at sints sa 1.5 mm—kahit may pinakamainam na setup

Ang pagtatrabaho sa mga di-ferrous na metal ay nagdudulot ng tunay na hamon kapag sinusubukang makamit ang malalim na penetration gamit ang karaniwang 1000-watt na handheld na kagamitan. Kunin ang aluminum halimbawa, ito ay sumasalamin ng humigit-kumulang 90% ng paparating na laser light at mabilis na nagpapalipat-lipat ng init (mga 240 watts bawat metro Kelvin) kaya karamihan sa mga operator ay nahihirapan lumampas sa 1.5 mm sa isang pass, kahit pa subukan ang mga paraan tulad ng beam oscillation at helium shielding. Ang tanso ay mas malala pa dahil ang thermal conductivity nito ay umaabot sa humigit-kumulang 400 W/mK, ibig sabihin ang init ay napakabilis umalis kaya karamihan sa mga technician ay kailangang mag-preheat pa ng materyales upang lamang makaabot sa lalim na 1.2 mm. Ang bronse ay isa pang problema dahil ang sisa ay nagsisimulang umuusbong kapag lumampas sa 1.5 mm na lalim, na nagdudulot ng mga nakakaasar na blowhole at hindi pare-pareho ang pagsaliw ng mga weld. Ayon sa pananaliksik na nailathala sa mga kilalang journal, kahit ang mga sopistikadong blue light laser at espesyal na halo-halong shielding gas ay hindi kayang lumampas sa 1.3 mm sa mga copper alloy dahil sa mga limitasyon ng pisika kaugnay sa interaksyon ng mga electron at phonons. Ang mga pagtatangka sa multi-pass welding ay kadalasang nagdudulot ng labis na distorsyon at mahinang bonding sa pagitan ng mga pass maliban kung gumagamit ng mga makina na may higit sa 1500 watts na lakas, na ginagawang praktikal na imposible ang paggawa ng mas makapal na joints sa karaniwang 1000-watt na handheld na yunit.

Paano Pinapalawak ng Mas Mataas na Lakas (1500W–4000W) ang Kapasidad sa Kapal—At Kung Saan Nagsisimula ang Pagbaba ng Bunga

Mga uso ng pagba-basa: mula 3 mm (1000W) hanggang 6.5 mm (4000W) sa maramihang-pasa na carbon steel

Ang pagtaas ng lakas ng laser mula sa humigit-kumulang 1000 watts hanggang sa 4000 watts ay nagbibigay-daan upang makagawa ng mas malalim na mga selyo kapag gumagawa sa carbon steel. Sa mas mababang antas ng kapangyarihan tulad ng 1000W, karaniwang nakakakuha tayo ng humigit-kumulang 3mm bawat pass, ngunit kung ito ay itinaas hanggang 4000W, maaari tayong makakuha ng halos 6.5mm kabuuang lalim pagkatapos ng maramihang passes. Ang dahilan para sa ganitong pag-unlad ay nakasalalay sa kung gaano kalalim ang pagsipsip ng enerhiya sa materyales kasama ang mas mahusay na kontrol kung saan napupunta ang init sa iba't ibang layer. Hindi naman gaanong sumisipsip ang carbon steel ng liwanag, kaya ang mga mataas na intensity beam ay epektibong nagiging enerhiyang pang-pagtunaw. Gayunpaman, mayroong isang punto kung saan ang pagdami ng kapangyarihan ay hindi na nagdudulot ng proporsyonal na benepisyo kapag lumampas sa humigit-kumulang 3000W dahil sa mga isyu tulad ng plasma shielding na nakakapagpahamak at ang init ay lumilikha ng labis na pahalang na pagkalat. Upang mapanatili ang magandang kalidad ng istruktura habang itinatayo ang lalim nang pa-layer, karamihan sa mga shop ay gumagamit ng estratehikong multi-pass na pamamaraan na may maingat na mga pagtigil para sa paglamig sa pagitan. Ngunit narito ang suliranin: ang bawat dagdag na millimeter ay nangangailangan ng mas mabagal na bilis ng paggalaw at mas detalyadong pag-aadjust sa mga parameter, na kumakain sa oras ng produksyon at nagdaragdag ng karagdagang gawain para sa mga operator sa planta.

Ang paradox ng nonlinearity: bakit hindi nag-weld ang 2000W sa dobleng kapal kaysa 1000W

Ang pagdodoble ng laser power ay hindi hindi nagdodoble ng penetration—karaniwang maling akala na batay sa paurong na pagpapalit ng enerhiya. Habang ang 1000W ay nakakamit ng ~3 mm sa carbon steel, ang 2000W ay karaniwang nagbibigay lamang ng 4.5–5 mm—hindi 6 mm. Ang nonlinearity na ito ay dulot ng tatlong magkakaugnay na limitasyon sa pisika:

• Pagkalat ng sinag : Ang mas malalim na keyhole ay nagpapalawak sa interaction zone, nagpapadala ng enerhiya sa mas malaking volume
• Eksponentiyal na pagkalat ng init : Ang bilis ng thermal conduction ay tumataas nang malaki kasama ang peak temperature
• Interferensya ng plasma : Ang ionized metal vapor sa itaas ng ~1500W ay nagsisimulang sumipsip at magkalat sa mga incident photon

Ang tunay na mahalaga para sa pagbabaduyan ay hindi lamang kung gaano karaming lakas ang inilalaan natin sa isang bagay, kundi kung gaano kahigpit ang konsentrasyon ng lakas na iyon. Kapag dinoble ng isang tao ang output ng kapangyarihan, hindi ibig sabihin ay makakamit niya ang dobleng epekto maliban kung pinapaliit din niya nang malaki ang sukat ng sinag. Sa mga tunay na sitwasyon, kahit pa tumaas ang kapangyarihan ng 100%, ang aktuwal na sukat ng tama ay tumitingin lamang ng humigit-kumulang 30% na mas maliit. Kapag umabot na tayo sa paligid ng 3000 watts, mabilis na bumababa ang kahusayan. Ang pagtaas mula 3000 patungong 4000 watts ay nagbibigay lamang ng humigit-kumulang 25% na mas malalim na pagbabaduyan, na tila medyo mahina para sa napakalaking pagtaas ng kapangyarihan. Para sa mga gawaing nangangailangan ng higit sa 5mm na lalim ng putol, mas mainam na suriin kung magkano ang gastos sa bawat ekstrang milimetro at kung gaano kalaki ang pagiging kumplikado ng pagkakaayos. Minsan, ang ibang pamamaraan tulad ng pagsasama ng MIG welding at laser o paggamit ng pulsed arcs ay maaaring lumabas na mas murang solusyon at mas simple sa kabuuan.

Mahahalagang Parameter ng Proseso na Nagsasaad sa Tunay na Lalim ng Weld

Posisyon ng pokus, pag-uga ng sinag, at sukat ng tuldok: mga tuwid na kontrol para sa pare-parehong pagbabaduyan

Ang lalim ng pagbabad sa isang 1000W handheld laser welder ay talagang nakadepende sa tatlong pangunahing salik na may kinalaman sa optics at mga setting ng galaw. Ang posisyon ng focus ang pinakamahalaga rito. Kung ang focus ay umalis man lang ng kalahating milimetro sa target, maaaring magbago ang lalim ng pagbabad ng hanggang 20% kapag gumagawa sa mga materyales na stainless steel dahil bumababa ang konsentrasyon ng lakas sa ibabaw kung saan ito kailangang pinakamalakas. Kapag inilapat ng mga operator ang beam oscillation o kung ano ang tinatawag na wobbling, nililikha nila ang mas malawak na lugar ng natunaw na pool. Nakatutulong ito upang mas mahusay na mapunan ang mga puwang sa mas makapal na mga joint. Sa kabilang banda, ang pagpapaliit ng sukat ng tuldok sa ilalim ng 0.2 mm ay nagdaragdag nang husto sa density ng lakas na humahantong sa mas malalim na pagsasanib sa materyales. Ang mga tagagawa na nagsubok na ng mga sistemang ito para sa aplikasyon sa automotive sheet metal ay nakatuklas na ang pagpapanatili ng kontrol sa focus sa loob ng plus o minus 0.1 mm sa buong produksyon ay tinitiyak ang pare-parehong resulta na tumutugon sa mga pangangailangan sa istruktura tuwing gawin.

Bilis ng pag-scan vs. tagal ng pananatili: pag-optimize para sa 6.5 mm (¼ inch) sa mga multi-pass na konpigurasyon

Mahalaga ang pagkuha ng tamang balanse sa pagitan ng bilis ng pag-scan at interpass dwell time kapag nagwewelding ng makapal na bahagi tulad ng 6.5 mm carbon steel kung nais natin ang buong penetration nang walang mga problema tulad ng burn through o cold laps. Kapag pinabilis ng mga operator ang scanning speed nang higit sa humigit-kumulang 10 mm bawat segundo, nababawasan ang init na ipinasok at mas maliit ang Heat Affected Zone, ngunit may tunay na panganib ng hindi kumpletong fusion sa mga mas malalim na weld pass. Karamihan sa mga marunong na welder na gumagawa ng 6.5 mm joints ay nakakita na pinakamainam ang pag-iwan ng humigit-kumulang 400 hanggang 600 milliseconds sa bawat layer. Ang maikling paghinto na ito ay nagbibigay-daan upang masimulan ng metal ang partial solidification at mapawi ang ilan sa internal stresses, na nakakatulong sa paglikha ng matatag na root pass. Ang masyadong mabagal, halimbawa ay below 3 mm per second, ay nagdudulot lamang ng labis na init at lumilikha ng hindi matatag na melt pools. At kung bumaba ang dwell time sa ibaba ng 300 ms, lalo na sa unang ilang layer, ang mga weld ay karaniwang mahinang nag-uugnay sa pagitan ng mga pass. Gayunpaman, ang mga numerong ito ay hindi diktado. Kailangang i-adjust ang mga ito batay sa mga salik tulad ng uri ng bakal na ginagamit, hugis ng joint, at kahit kondisyon ng temperatura sa silid. Gayunman, ang mga halagang ito ay magandang panimulang punto para sa sinumang bumubuo ng kanilang proseso ng pagmamaneho.