เครื่องเชื่อมเลเซอร์สามารถเชื่อมวัสดุอะไรได้บ้าง?

เทคโนโลยีการเชื่อมที่ทันสมัยที่สุดในโลกในปัจจุบันคือการเชื่อมด้วยเลเซอร์ เครื่องเชื่อมเลเซอร์ใช้พัลส์เลเซอร์พลังงานสูงเพื่อให้ความร้อนแก่วัสดุภายในช่วงเล็กน้อย พลังงานของการแผ่รังสีเลเซอร์จะกระจายเข้าสู่วัสดุผ่านการนำความร้อน และวัสดุจะละลายจนเกิดเป็นบ่อหลอมเหลวโดยเฉพาะ เป็นวิธีการเชื่อมรูปแบบใหม่ ส่วนใหญ่ใช้สำหรับการเชื่อมวัสดุที่มีผนังบางและชิ้นส่วนที่มีความแม่นยำ มันสามารถตระหนักถึงการเชื่อมแบบจุด, การเชื่อมแบบตัก, การเชื่อมแบบปิดผนึก ฯลฯ ด้วยอัตราส่วนกว้างยาว, ความกว้างของการเชื่อมขนาดเล็ก, โซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนขนาดเล็ก, ความเร็วในการเชื่อมที่รวดเร็ว, รูปลักษณ์ที่สวยงาม, ไม่จำเป็นต้องรักษาหลังการเชื่อมหรือการประมวลผลแบบง่าย, โฟกัสขนาดเล็ก เฉพาะจุด ความแม่นยำของตำแหน่งสูง และระบบอัตโนมัติที่ง่ายดาย เครื่องเชื่อมเลเซอร์สามารถเชื่อมวัสดุอะไรได้บ้าง?

 

1. เหล็กกล้าคาร์บอน

เครื่องเชื่อมเลเซอร์มีผลดีต่อการเชื่อมเหล็กคาร์บอน คุณภาพการเชื่อมขึ้นอยู่กับปริมาณสิ่งเจือปน เพื่อให้ได้คุณภาพการเชื่อมที่ดี จำเป็นต้องอุ่นก่อนเมื่อมีปริมาณคาร์บอนเกิน 0.25% เมื่อปริมาณคาร์บอนเพิ่มขึ้น ความไวของรอยแตกร้าวและรอยบากของการเชื่อมก็จะเพิ่มขึ้น เหล็กกล้าคาร์บอนปานกลางและสูง และโลหะผสมธรรมดาสามารถเชื่อมด้วยเลเซอร์ได้ดี แต่จำเป็นต้องมีการอุ่นและหลังการเชื่อมเพื่อขจัดความเครียดและหลีกเลี่ยงรอยแตกร้าว

 

 

2. โลหะผสมเหล็ก

สำหรับการเชื่อมด้วยเลเซอร์โลหะผสมต่ำที่มีความแข็งแรงสูง ตราบใดที่พารามิเตอร์การเชื่อมได้รับการคัดเลือกอย่างเหมาะสม ก็สามารถได้ข้อต่อที่มีคุณสมบัติทางกลเทียบเท่ากับวัสดุต้นกำเนิด

 

3. สแตนเลส

เนื่องจากความเร็วในการเชื่อมที่รวดเร็วและโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนเล็กน้อยของเครื่องเชื่อมเลเซอร์ ปรากฏการณ์ความร้อนสูงเกินไปและค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นขนาดใหญ่ของการเชื่อมสแตนเลสจึงบรรเทาลง และการเชื่อมไม่มีข้อบกพร่อง เช่น รูพรุนและการรวมตัว เมื่อเทียบกับเหล็กกล้าคาร์บอน เหล็กกล้าไร้สนิมจะได้ง่ายกว่าในการเชื่อมแคบที่หลอมละลายลึก เนื่องจากมีการนำความร้อนต่ำ อัตราการดูดซับพลังงานสูง และประสิทธิภาพการหลอมสูง การเชื่อมแผ่นบางด้วยเครื่องเชื่อมเลเซอร์กำลังต่ำจะทำให้ได้รอยต่อที่มีการขึ้นรูปที่ดีและรอยเชื่อมที่เรียบเนียนและสวยงาม

 

4. ทองแดงและโลหะผสมทองแดง

ฟิวชันที่ไม่ดีและการเจาะที่ไม่สมบูรณ์มักเกิดขึ้นเมื่อเชื่อมทองแดงและโลหะผสมทองแดง ดังนั้นควรใช้แหล่งความร้อนที่มีพลังงานเข้มข้นและกำลังสูง และควรใช้มาตรการอุ่นเครื่อง เมื่อชิ้นงานบางหรือความแข็งแกร่งของโครงสร้างมีขนาดเล็ก และไม่มีมาตรการป้องกันการเสียรูป จะเกิดการเสียรูปขนาดใหญ่ได้ง่ายหลังการเชื่อม และเมื่อรอยเชื่อมอยู่ภายใต้ข้อจำกัดด้านความแข็งแกร่งขนาดใหญ่ ความเครียดจากการเชื่อมก็สร้างได้ง่าย รอยแตกจากความร้อนยังเกิดขึ้นได้ง่ายเมื่อเชื่อมทองแดงและโลหะผสมทองแดง รูพรุนเป็นข้อบกพร่องทั่วไปในการเชื่อมทองแดงและโลหะผสมทองแดง

 

5. อลูมิเนียมและโลหะผสมอลูมิเนียม

อลูมิเนียมและอลูมิเนียมอัลลอยด์เป็นวัสดุสะท้อนแสงสูง เมื่อเชื่อมอลูมิเนียมและโลหะผสม เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ความสามารถในการละลายของไฮโดรเจนในอลูมิเนียมจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ไฮโดรเจนที่ละลายน้ำจะกลายเป็นสาเหตุของข้อบกพร่องในการเชื่อม จะมีรูพรุนมากขึ้นในแนวเชื่อม และอาจมีโพรงที่รากระหว่างการเชื่อมฟิวชั่นแบบลึก และแนวเชื่อมมีรูปแบบไม่ดี

 

ลักษณะของวัสดุโลหะจะเป็นตัวกำหนดกระบวนการเชื่อม ต่อไปนี้เป็นการวิเคราะห์ข้อควรระวังสำหรับการเชื่อมด้วยเลเซอร์โลหะ:

 

1. อัตราการเย็นตัวของวัสดุโลหะนั้นเร็ว ซึ่งถูกกำหนดโดยปริมาณคาร์บอนในโลหะ และมีผลกระทบต่อการเปราะ รอยแตกขนาดเล็ก และความแข็งแรงเมื่อยล้าของวัสดุโลหะ

 

2. ในระหว่างกระบวนการเชื่อม องค์ประกอบโลหะผสมที่ระเหยง่ายในโลหะผสมจะระเหยออกจากสระหลอมเหลว ซึ่งจะทำให้เกิดรูพรุนและอาจทำให้เกิดการบั่นทอนด้วย

 

3. เมื่อเชื่อมวัสดุเหล็กกล้าคาร์บอน ปริมาณคาร์บอนของวัสดุควรน้อยกว่า 2% เมื่อปริมาณคาร์บอนสูงกว่า 3% ความยากในการเชื่อมด้วยเลเซอร์จะเพิ่มขึ้น แนวโน้มของรอยแตกร้าวเย็นก็จะเพิ่มขึ้นเช่นกัน และวัสดุจะมีแนวโน้มที่จะแตกหักเปราะภายใต้ความล้าและสภาพเกรนด้านล่าง เมื่อพิจารณาถึงการหดตัวในแนวเชื่อมเมื่อออกแบบรอยต่อจะช่วยลดความเค้นตกค้างและแนวโน้มการแตกร้าวของแนวเชื่อมและบริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน

 

4. เมื่อเครื่องเชื่อมเลเซอร์เชื่อมโลหะที่มีปริมาณคาร์บอนมากกว่า 3% และโลหะที่มีปริมาณคาร์บอนน้อยกว่า 3% การเชื่อมแบบเอนเอียงสามารถใช้เพื่อจำกัดการเปลี่ยนแปลงของมาร์เทนไซต์ ขจัดความเครียด และลดรอยแตกร้าว ซึ่งสามารถลดทั้งความเร็วการดับและแนวโน้มการแตกร้าวได้

 

5. ไม่ว่าจะเป็นการเชื่อมด้วยเลเซอร์แบบพัลส์หรือการเชื่อมด้วยเลเซอร์อย่างต่อเนื่อง เครื่องเชื่อมเลเซอร์แบบพัลส์ทั่วไปสามารถลดการป้อนความร้อน การแตกร้าวจากความร้อน และการเสียรูปของชิ้นงานได้