جوش لیزری nspv   |   دستگاه تمیزکننده لیزری nspv  |      دستگاه برش لیزری nspv

شرکت نوین صنعت پرتوگستر وندا
جستجو
این کادر جستجو را ببندید.

تأثیر قطر و کیفیت پرتو لیزر بر عمق جوشکاری ماشینی لیزری قسمت 2

در مقاله قبل در مورد نکاتی که بر قطر لکه و کیفیت پرتو لیزر در جوشکاری ماشینی لیزری اثر داشتند صحبت کردیم. در این مقاله به ادامه بحث خواهیم پرداخت.

تاثیر کیفیت پرتو بر جوشکاری ماشینی لیزری

مقایسه مفید دیگر، بررسی عمق نفوذ به دست آمده با استفاده از اندازه نقطه یکسان، به عنوان تابعی از کیفیت پرتو است. همانطور که از جدول 1 مشاهده می شود، ترکیب خاصی از لیزر و اپتیک های موجود، اندازه های نقطه ای نزدیک به 0.4 میلی متر را تولید می کند. شکل 6 عملکرد جوشکاری ماشینی لیزری را برای اندازه نقطه نزدیک به 0.4 میلیمتر، در دو انتهای محدوده کیفیت پرتو مورد استفاده در جوشکاری ماشینی، یعنی 4 و 23 میلی متر رادیان، مقایسه می کند. شکل 6 افزایش عمق نفوذ و سرعت جوش را در هنگام استفاده از دستگاه جوش لیزری با محصول پارامتر پرتو 4 میلیمتر رادیان برای همه سرعت‌های بالاتر از 1 متر بر دقیقه نشان می‌دهد.

در شکل 6 مشاهده می شود که چنانچه پارامتر واگرایی پرتو پایین تر باشد، یعنی کیفیت پرتو بالاتر باشد، عمق نفوذ بیشتر برای سرعت جوش ثابت، خواهیم داشت و یا چنانچه ضخامت صفحه آلومینیومی ثابت باشد برای پرتو با کیفیت بهتر سرعت بالاتری جهت جوشکاری ماشینی می توانیم داشته باشیم .

با این حال، این مقایسه محصول پارامتر پرتو ممکن است خیلی ساده باشد. هنگام بحث در مورد لیزرهای فایبر به طور خاص، بسیاری از افراد به اصطلاح روشنایی (در برخی موارد به اشتباه) اشاره می کنند. روشنایی پرتو لیزر که نسبت بین چگالی توان پرتو خارج شده از لنز فوکوس به زاویه پرتو در نقطه فوکوس تعریف می شود. هنگامی که عمق نفوذ در برابر روشنایی رسم می شود، نتایج، همانطور که در شکل 7 نشان داده شده است، جالب تر هستند.

عمق نفوذ با افزایش روشنایی پرتو لیزر تا حدود 33X10^5 وات بر میلیمتر مربع افزایش می‌یابد، که به نظر می‌رسد روشنایی بهینه برای به حداکثر رساندن عمق نفوذ هنگام جوشکاری ماشینی آلومینیوم، صرف نظر از سرعت حرکت باشد. فراتر از این روشنایی، عمق نفوذ ظاهراً کاهش می‌یابد، اگرچه اشاره می‌شود که این رفتار در حال حاضر تنها بر اساس یک نوع لیزر جدول 1 است.

این بدان معناست که با استفاده از روشنایی “بهینه” در حدود 33X10^5 وات بر میلیمتر مربع در رابطه (1)، پارامترهای انتقال پرتو را می توان تعیین کرد تا حداکثر عمق نفوذ را برای جوشکاری ماشینی آلومینیوم بدست آورد.

رابطه (1):
جوشکاری ماشینی لیزری

از نقاط داده شده در شکل زیر نیز می توان مشاهده کرد که به عنوان مثال، برای سرعت جوش 1 متر در دقیقه، برای دستیابی به عمق نفوذ 8 میلی متر، به نظر نمی رسد که از یک سیستم لیزری با روشنایی بیش از حدود 6^10 نیاز باشد. همین امر برای عمق نفوذ کمی کمتر از 4 میلی متر برای سرعت جوش 5 متر در دقیقه و همچنین برای عمق نفوذ 2 میلی متر برای سرعت جوش 15 متر در دقیقه صادق است.

شکل زیر  همان نمودار شکل مقاله قبل برای آلومینیوم  را نشان می دهد، اما برای جوشکاری ماشینی فولاد به جای آلومینیوم. در مورد فولاد، به نظر می رسد که روشنایی بهینه برای دستیابی به بیشترین عمق نفوذ بسته به سرعت جوش کمی متفاوت است، یعنی به ترتیب بین32X10^5 تا 38 برای سرعت های جوش 1 و 15 متر در دقیقه.

دلایل این روشنایی مطلوب و استقلال ظاهری آن از سرعت جوشکاری ماشینی و مواد، در زمان نگارش این مقاله به طور کامل درک نشده است.

جوشکاری ماشینی لیزری

دو شکل زیر بهبود عملکرد را به ترتیب برای آلومینیوم و فولاد نشان می‌دهند که در این آزمایش با استفاده از سیستمی با کمترین پارامتر پرتو لیزر یعنی بیشتر کیفیت، یعنی 4 میلیمتر رادیان و قطر پرتو لیزر 0.14 میلیمتر ، در مقایسه با سیستم با بزرگترین پارامتر پرتو لیزر یعنی کمترین کیفیت یعنی 23 میلیمتر رادیان و بیشتر قطر پرتو 0.61میلیمتر را نشان می دهد که انتخاب یک منبع لیزر با پارامتر پایین یعنی کیفیت پرتو بالا و اندازه قطر پرتو کوچک می تواند عملکرد جوش را برای فولاد و آلومینیوم بهبود بخشد.

جوشکاری ماشینی

جوشکاری ماشینی

انتخاب سیستم جوش لیزری در جوشکاری ماشینی لیزری

نتایج نشان‌داده‌شده در شکل 5، نشان می‌دهد که در انتخاب یک سیستم جوشکاری بهینه با قابلیت پردازش در طیفی از سرعت‌های جوشکاری ماشینی و ضخامت مواد، به نظر می‌رسد که استفاده از پرتو با قطر کمتر از 0.3 میلی‌متر هیچ سود واقعی ندارد. ترکیب این رقم با رقم روشنایی «بهینه» 33X10^5 وات بر میلیمتر مربع ، نشان می‌دهد که برای مثال، برای سیستم فوکوس با دیافراگم 50 میلی‌متر، باید با استفاده از یک لنز با فاصله کانونی حدود 350 میلی‌متر به این امر دست یافت.

اگر numerical aperture قطر فیبر تحویل پرتو از مرتبه 0.2 باشد، برای دستیابی به اندازه نقطه 0.3 میلی متری با لنز 175 میلی متری فاصله کانونی، یک فیبر با قطر حدود 0.15 میلی متر ضروری است. برای استفاده از چنین فیبری، پارامترهای پرتو لیزر مورد نیاز باید بین 5 تا 7 میلی‌متر رادیان باشد.

نتیجه گیری در مورد جوشکاری ماشینی

عملکرد یک سری از لیزرهای پیوسته با خروجی فیبر که دارای 4000 وات برای جوشکاری ماشینی لیزری آلومینیوم و فولاد ارزیابی شده است. برای این منظور از لیزرهای با اندازه‌های قطر پرتو را از 0.61 تا 0.14 میلی‌متر و  پارامتر لیزر را از 23 تا 4 میلیمتر رادیان جهت بررسی مورد استفاده قرار گرفت و نتایج زیر حاصل گردید :

  • برای یک کیفیت پرتو لیزر معین، یک نقطه کوچکتر معمولاً یا سرعت جوشکاری سریع‌تری برای عمق نفوذ معین یا افزایش عمق نفوذ برای سرعت جوش داده شده ایجاد می‌کند. هرچه کاهش اندازه نقطه کوچکتر باشد، بهره این امر کمتر می شود.
  • برای لیزری با پارامتر پرتو ثابت 4میلیمتر رادیان، افزایش عمق نفوذ هنگام جابجایی از قطر نقطه ای 0.4میلیمتر به قطر 0.14میلیمتر، برای سرعت های جوش کمتر از 7.5 متر بر دقیقه کم است، اما سپس به صورت خطی بالاتر از این سرعت افزایش می یابد
  • برای قطر پرتو معین 0.4 میلی متر، لیزری با کیفیت پرتو بهتر معمولاً یا سرعت جوشکاری سریعتری برای عمق نفوذ معین خواهد داشت و یا افزایش عمق نفوذ برای سرعت جوش ثابت خواهد داشت.
  • برای قطر پرتو کوچکتر از 0.3 میلی متر افزایش کمی در عمق نفوذ مشاهده می شود.
  • نمودار عمق نفوذ در مقابل روشنایی پرتو لیزر، نشان می دهد که برای سرعت های جوش بین 15 و 1 متر در دقیقه، روشنایی “بهینه” برای به حداکثر رساندن عمق نفوذ در آلومینیوم و فولاد وجود دارد. این روشنایی بهینه بین5^10 X 32 تا 38 است، صرف نظر از سرعت جوشکاری یا مواد.

شرکت وندا سازنده دستگاه جوشکاری ماشینی

شرکت نوین صنعت پرتوگستر وندا (شرکت وندا سازنده دستگاه جوشکاری ماشینی) تولید کننده داخلی دستگاههای لیزری از جمله دستگاه جوش لیزری دستی،دستگاه جوش لیزری اتوماتیک،دستگاه تمیز کننده لیزری و وارد کننده سورس لیزر فایبر با کیفیت در توانهای مختلف و لوازم جانبی دستگاههای لیزری. برای پرسش سوالات خود در زمینه دستگاههای تولیدی این شرکت با کارشناسان ما تماس بگیرید.