ค้นหา
ปิดช่องค้นหานี้

อะไรคือปัจจัยที่ส่งผลต่อความหนาของการเชื่อมด้วยเลเซอร์

อะไรคือปัจจัยที่ส่งผลต่อความหนาของการเชื่อมด้วยเลเซอร์

อะไรคือปัจจัยที่ส่งผลต่อความหนาของการเชื่อมด้วยเลเซอร์?

การเชื่อมด้วยเลเซอร์ เป็นเทคนิคการเชื่อมโลหะทั่วไปที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตและการก่อสร้าง ในหมู่พวกเขา ความหนาของการเชื่อมเป็นพารามิเตอร์หลัก และความหนาของการเชื่อมหมายถึงความหนาของรอยเชื่อม ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อความแข็งแรงและความมั่นคงของรอยเชื่อม การทำความเข้าใจเกี่ยวกับปัจจัยต่างๆ ที่ส่งผลต่อความหนาของรอยเชื่อมมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการประกันรูปร่างและคุณภาพของรอยเชื่อม 

บทความนี้จะกล่าวถึงปัจจัยหลักที่ส่งผลต่อความหนาของการเชื่อมด้วยเลเซอร์ รวมถึงวิธีการเชื่อม วัสดุโลหะ กระบวนการเชื่อม และข้อกำหนดในการออกแบบ
สารบัญ
อิทธิพลของวิธีการเชื่อมด้วยเลเซอร์ต่อความหนาของการเชื่อม

อิทธิพลของวิธีการเชื่อมด้วยเลเซอร์ต่อความหนาของการเชื่อม

วิธีการเชื่อมด้วยเลเซอร์ที่แตกต่างกันเหมาะสำหรับสถานการณ์การใช้งานที่แตกต่างกัน และมีความต้องการความหนาในการเชื่อมที่แตกต่างกัน วิธีการเหล่านี้จะมีความแตกต่างในด้านพลังงาน ความเร็วในการทำความร้อน โหมดการโฟกัส และพลังงานในการเชื่อมในระหว่างกระบวนการเชื่อม ดังนั้นจึงมีข้อจำกัดที่แตกต่างกันสำหรับความหนาของการเชื่อมที่แตกต่างกัน

กำลังเลเซอร์และคุณภาพของลำแสง

กำลังเลเซอร์และคุณภาพของลำแสงเป็นตัวแปรสำคัญ 2 ตัว ซึ่งมีผลกับความหนาของการเชื่อมด้วยเลเซอร์

  • พลังงานเลเซอร์: พลังงานเลเซอร์หมายถึงพลังงานที่ส่งมาจากลำแสงเลเซอร์ สำหรับวัสดุและสภาพการเชื่อมที่เหมือนกัน โดยทั่วไปกำลังแสงเลเซอร์ที่สูงขึ้นสามารถให้ความลึกของการเจาะเชื่อมที่มากขึ้น ซึ่งเหมาะสำหรับการเชื่อมวัสดุที่หนาขึ้น อย่างไรก็ตาม พลังงานเลเซอร์ที่มากเกินไปอาจทำให้รอยเชื่อมละลายมากเกินไปและการขยายตัวของพื้นที่ที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน ซึ่งอาจทำให้เกิดการเสียรูปและปัญหาคุณภาพได้ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องสร้างความสมดุลระหว่างความต้องการด้านคุณภาพการเชื่อมและความเร็วเมื่อเลือกพลังงานเลเซอร์
  • คุณภาพของลำแสง: คุณภาพของลำแสงมีผลกระทบอย่างมากต่อการกระจายพลังงานและประสิทธิภาพการโฟกัสระหว่างการเชื่อม คุณภาพของลำแสงที่ดีขึ้นสามารถให้ขนาดจุดโฟกัสที่เล็กลงและความสามารถในการโฟกัสของลำแสงที่สูงขึ้น ทำให้พลังงานในการเชื่อมมีความเข้มข้นมากขึ้น ดังนั้นการปรับปรุงความแม่นยำในการเชื่อมและประสิทธิภาพการควบคุม

วิธีการโฟกัสลำแสงและตำแหน่งโฟกัส

วิธีการโฟกัสลำแสงและตำแหน่งโฟกัสยังมีอิทธิพลต่อความหนาของการเชื่อมในระหว่างกระบวนการเชื่อมด้วยเลเซอร์อีกด้วย

  • วิธีการโฟกัสลำแสง: วิธีการโฟกัสลำแสงทั่วไป ได้แก่ การโฟกัสแบบแบน การโฟกัสเลนส์นูน และการโฟกัสเลนส์เว้า เป็นต้น วิธีการโฟกัสที่แตกต่างกันมีความสามารถในการปรับให้เข้ากับความหนาของการเชื่อมที่แตกต่างกัน
  • ตำแหน่งโฟกัส: เมื่อตำแหน่งโฟกัสอยู่เหนือพื้นผิวของแนวเชื่อม จะสามารถบรรลุความลึกในการเชื่อมที่มากขึ้นและโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนที่ใหญ่ขึ้นได้ ตำแหน่งโฟกัสนี้เหมาะสำหรับการเชื่อมวัสดุที่หนาขึ้น และสามารถเพิ่มความลึกในการเจาะของแนวเชื่อมได้ เมื่อตำแหน่งโฟกัสอยู่ต่ำกว่าพื้นผิวของรอยเชื่อม ความลึกของการเจาะเชื่อมที่น้อยลงและโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนที่น้อยลงสามารถทำได้ ตำแหน่งโฟกัสนี้เหมาะสำหรับการเชื่อมวัสดุที่บางกว่า ซึ่งสามารถลดการบิดเบี้ยวและความเสียหายจากความร้อนได้

ความเร็วในการสแกนและเส้นผ่านศูนย์กลางลำแสงเลเซอร์

  • ความเร็วในการสแกน: ความเร็วที่ลำแสงเลเซอร์เคลื่อนที่ในพื้นที่เชื่อมระหว่างการเชื่อมด้วยเลเซอร์เรียกว่าความเร็วในการสแกน ความเร็วในการสแกนที่ต่ำกว่าสามารถให้เวลาการเชื่อมที่นานขึ้น เพื่อให้ความร้อนสามารถถ่ายเทไปยังพื้นที่เชื่อมได้เต็มที่ยิ่งขึ้น เหมาะสำหรับการตัดวัสดุที่หนาขึ้น ความเร็วในการสแกนที่สูงขึ้นหมายความว่าลำแสงเลเซอร์จะอยู่ในพื้นที่เชื่อมในระยะเวลาที่สั้นลง ซึ่งเหมาะสำหรับการตัดวัสดุที่บางกว่า
  • เส้นผ่านศูนย์กลางของลำแสงเลเซอร์: เส้นผ่านศูนย์กลางของลำแสงเลเซอร์ที่เล็กลงสามารถให้ความหนาแน่นของพลังงานที่สูงขึ้นและทำให้ความร้อนในพื้นที่เชื่อมมีความเข้มข้นมากขึ้น ซึ่งช่วยให้ได้ความลึกในการเชื่อมที่ต่ำลง และเหมาะสำหรับการเชื่อมวัสดุที่บางกว่า เส้นผ่านศูนย์กลางของลำแสงเลเซอร์ที่ใหญ่ขึ้นมีประโยชน์สำหรับการเชื่อมวัสดุที่หนาขึ้นหรืองานเชื่อมที่ต้องเติมพื้นที่ขนาดใหญ่
อิทธิพลของคุณสมบัติของวัสดุต่อความหนาของรอยเชื่อม

อิทธิพลของคุณสมบัติของวัสดุต่อความหนาของรอยเชื่อม

อิทธิพลของวัสดุต่างๆ ที่มีต่อความหนาของการเชื่อมด้วยเลเซอร์มีหลายแง่มุม เนื่องจากวัสดุต่างๆ มีการนำความร้อน จุดหลอมเหลว และพฤติกรรมการหลอมเหลวที่แตกต่างกัน นี่คือปัจจัยสำคัญบางประการที่ควรพิจารณา:

ค่าสัมประสิทธิ์การดูดซึม

ค่าสัมประสิทธิ์การดูดซับของวัสดุจะกำหนดประสิทธิภาพการดูดซับพลังงานเลเซอร์ วัสดุที่มีค่าสัมประสิทธิ์การดูดซับสูงสำหรับความยาวคลื่นเลเซอร์ที่ใช้ในกระบวนการเชื่อมมักจะดูดซับพลังงานได้มากกว่าและให้ความร้อนเร็วขึ้น ส่งผลให้การเจาะทะลุลึกขึ้นและรอยเชื่อมหนาขึ้น ตัวอย่างเช่น โลหะเช่นเหล็กมีค่าสัมประสิทธิ์การดูดกลืนแสงสูงสำหรับความยาวคลื่นเลเซอร์บางช่วง ช่วยให้เจาะได้ลึกกว่าและเชื่อมได้หนากว่าวัสดุที่มีค่าสัมประสิทธิ์การดูดกลืนแสงต่ำกว่า เช่น อะลูมิเนียม

การนำความร้อน

การนำความร้อนของวัสดุส่งผลต่อการกระจายความร้อนระหว่างการเชื่อมด้วยเลเซอร์ วัสดุที่มีค่าการนำความร้อนต่ำ เช่น เหล็กกล้าไร้สนิม มีแนวโน้มที่จะเก็บความร้อนไว้ได้มากกว่า ทำให้เกิดการซึมผ่านที่ลึกกว่าและรอยเชื่อมที่หนากว่า วัสดุที่มีค่าการนำความร้อนสูง เช่น ทองแดงหรืออลูมิเนียม มีแนวโน้มที่จะนำความร้อนออกจากบริเวณรอยเชื่อมได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น ส่งผลให้รอยเชื่อมทะลุได้ตื้นขึ้นและความหนาของรอยเชื่อมลดลง ดังนั้นจึงต้องการพลังงานเลเซอร์ที่สูงขึ้นหรือเวลาในการเปิดรับแสงนานขึ้นเพื่อให้ได้การเจาะลึกและการเชื่อมที่หนาขึ้น

จุดหลอมเหลว

จุดหลอมเหลวของวัสดุจะส่งผลต่ออุณหภูมิที่จำเป็นสำหรับการหลอมและการเชื่อม เมื่อทำการเชื่อมด้วยเลเซอร์ วัสดุจำเป็นต้องถึงจุดหลอมเหลวเพื่อสร้างบ่อเชื่อม วัสดุที่มีจุดหลอมเหลวต่ำต้องการพลังงานเลเซอร์น้อยกว่าเพื่อให้ได้อุณหภูมิหลอมเหลว ส่งผลให้การเจาะทะลุและความหนาของรอยเชื่อมเพิ่มขึ้น ในทางกลับกัน วัสดุที่มีจุดหลอมเหลวสูงอาจต้องใช้พลังงานเลเซอร์สูง ส่งผลให้การเจาะเชื่อมตื้นขึ้นและความหนาของรอยเชื่อมต่ำลง

สะท้อนแสง

การสะท้อนแสงของวัสดุส่งผลต่อปริมาณพลังงานเลเซอร์ที่ดูดซับหรือสะท้อนกลับ วัสดุสะท้อนแสงสูง (เช่น อะลูมิเนียมหรือทองแดง) สะท้อนพลังงานเลเซอร์ส่วนใหญ่ ส่งผลให้การดูดซับลดลงและความลึกในการเชื่อมจำกัด ในทางตรงกันข้าม วัสดุ (เช่น เหล็กกล้าคาร์บอน) ที่มีการสะท้อนแสงต่ำ (เช่น เหล็กกล้าคาร์บอน) จะดูดซับพลังงานเลเซอร์ได้มากกว่า จึงทำให้ได้ความลึกและรอยเชื่อมที่หนาขึ้น

ความหนา

ความหนาของวัสดุเชื่อมก็มีผลกับความหนาของรอยเชื่อมเช่นกัน การเชื่อมด้วยเลเซอร์มักจะเหมาะกับวัสดุที่บางกว่า เนื่องจากพลังงานเลเซอร์สามารถแม่นยำและมีประสิทธิภาพมากกว่า วัสดุที่หนาขึ้นอาจต้องใช้รอยเชื่อมหลายเส้นหรือกำลังเลเซอร์ที่สูงกว่าเพื่อให้การหลอมละลายสมบูรณ์ ซึ่งอาจส่งผลต่อความหนาของการเชื่อมขั้นสุดท้าย

ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน

ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนคือระดับของการขยายตัวหรือหดตัวของวัสดุตามการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ เมื่อใช้พลังงานเลเซอร์ระหว่างการเชื่อม วัสดุจะได้รับความร้อนอย่างรวดเร็วและความเย็นตามมา วัสดุที่มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนสูง (เช่น พลาสติกบางชนิด) อาจเกิดขึ้นอย่างมากระหว่างการเชื่อม ส่งผลให้ความหนาของรอยเชื่อมเปลี่ยนแปลงไป

ประสิทธิภาพทางโลหการ

ประสิทธิภาพทางโลหะวิทยาของวัสดุ เช่น ส่วนผสม โครงสร้างเกรน และองค์ประกอบของโลหะผสม อาจส่งผลต่อความหนาของการเชื่อมได้เช่นกัน ตัวอย่างเช่น ส่วนประกอบโลหะผสมบางชนิดอาจเปลี่ยนแปลงค่าสัมประสิทธิ์การดูดซับหรือการนำความร้อนของวัสดุ ซึ่งส่งผลต่ออินพุตความร้อนและความลึกในการเชื่อม

พฤติกรรมการกลายเป็นไอและการเดือด

วัสดุบางชนิดมีแนวโน้มที่จะกลายเป็นไอหรือเดือดเมื่อสัมผัสกับอุณหภูมิสูง ในช่วง การเชื่อมด้วยเลเซอร์ การกลายเป็นไอหรือการเดือดนี้อาจทำให้วัสดุหลอมละลายถูกพ่นออกมา และลดความลึกของการหลอมเชื่อมและความหนาของแนวเชื่อมที่ลดลง พฤติกรรมการขึ้นรูปได้รับผลกระทบจากปัจจัยต่างๆ เช่น ความดันไอน้ำของวัสดุ จุดเดือด และความร้อนที่อาจเกิดขึ้นจากการกลายเป็นไอ

พฤติกรรมต่อไปนี้และการแข็งตัว

วัสดุต่างชนิดกันมีลักษณะการหลอมเหลวและการแข็งตัวที่แตกต่างกัน ส่งผลต่อการก่อตัวและการแข็งตัวของสระหลอมเหลว วัสดุที่แคบหรือรวมเข้าด้วยกันในช่วงหลอมรวมหรือการแข็งตัวและการหดตัวที่เห็นได้ชัดจะส่งผลต่อความหนาของการเชื่อมที่ทำได้

เป็นที่น่าสังเกตว่าปัจจัยเหล่านี้มีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกันและมีปฏิสัมพันธ์กับพารามิเตอร์ของกระบวนการเชื่อมด้วยเลเซอร์ (เช่น กำลังของเลเซอร์ เส้นผ่านศูนย์กลางของลำแสง และความเร็วในการเชื่อม) ดังนั้นจึงจำเป็นต้องพิจารณาการปรับกระบวนการเชื่อมด้วยเลเซอร์ให้เหมาะสมที่สุด และทำให้วัสดุเหล่านี้มีความสมดุลเพื่อให้ได้ความหนาและคุณภาพการเชื่อมที่ต้องการ นอกจากนี้ กระบวนการเชื่อมด้วยเลเซอร์เฉพาะ (เช่น การเชื่อมรูเล็ก ๆ หรือการเชื่อมด้วยการนำไฟฟ้า) อาจส่งผลต่อความสัมพันธ์ระหว่างลักษณะเฉพาะของวัสดุและความหนาของรอยเชื่อม

อิทธิพลของการควบคุมกระบวนการเชื่อมด้วยเลเซอร์ต่อความหนาของรอยเชื่อม

อิทธิพลของการควบคุมกระบวนการเชื่อมด้วยเลเซอร์ต่อความหนาของรอยเชื่อม

การตั้งค่าพารามิเตอร์และวิธีการทำงานในกระบวนการเชื่อมด้วยเลเซอร์จะส่งผลต่อความหนาของการเชื่อมด้วย ตัวอย่างเช่น การเลือกพารามิเตอร์ เช่น กระแสเชื่อม ความเร็วในการเชื่อม และเวลาในการเชื่อม จะส่งผลโดยตรงต่อขนาดและรูปร่างของรอยเชื่อม นอกจากนี้ กระบวนการต่างๆ เช่น การอุ่นก่อนและหลังการให้ความร้อนในระหว่างกระบวนการเชื่อมก็เป็นปัจจัยสำคัญในการควบคุมความหนาของแนวเชื่อมเช่นกัน

การให้ความร้อนก่อนและหลังการให้ความร้อน

การอุ่นก่อนและหลังการให้ความร้อนเป็นวิธีการควบคุมกระบวนการเชื่อมที่ใช้กันทั่วไปสองวิธี ต่อไปนี้เป็นสถานการณ์ทั่วไปของผลกระทบของการอุ่นก่อนและหลังการให้ความร้อนต่อความหนาของรอยเชื่อม:

  • การอุ่นก่อน: จุดประสงค์ของการอุ่นคือเพื่อปรับปรุงความเครียดจากความร้อนและอัตราการเย็นตัวในระหว่างกระบวนการเชื่อม อุณหภูมิของวัสดุจะเพิ่มขึ้น การไล่ระดับอุณหภูมิระหว่างกระบวนการเชื่อมสามารถลดลงได้ และลดความเครียดจากความร้อน ซึ่งจะช่วยลดความเสี่ยงของการเสียรูปและรอยแตก ควรประเมินและปรับการอุ่นวัสดุทินเนอร์เป็นกรณีไป
  • การรักษาหลังความร้อน: การรักษาหลังความร้อนคือการทำให้ร้อนหรือเย็นบริเวณรอยเชื่อมหลังการเชื่อม จุดประสงค์ของการอบชุบหลังความร้อนคือการปรับปรุงโครงสร้างและประสิทธิภาพของรอยเชื่อม ลดความเค้นตกค้าง และปรับปรุงคุณภาพการเชื่อม

ทางเลือกของรูปร่างการเชื่อมและฟิลเลอร์

  • รูปร่างการเชื่อม: รูปร่างการเชื่อมประกอบด้วยการเชื่อมเชิงเส้น, การเชื่อมรูปตัววี, การเชื่อมรูปตัวยู, การเชื่อมรูปตัว J เป็นต้น รูปร่างการเชื่อมที่แตกต่างกันมีผลต่อความหนาของการเชื่อมที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น การเชื่อมแบบตรงเหมาะสำหรับการเชื่อมวัสดุที่บางกว่า ซึ่งสามารถให้ความแข็งแรงในการเชื่อมและการซีลที่ดีกว่า รอยเชื่อมรูปตัววีมีความลึกในการเชื่อมที่มากกว่า และเหมาะสำหรับการเชื่อมวัสดุที่หนาขึ้น เป็นต้น
  • ฟิลเลอร์: ฟิลเลอร์เป็นวัสดุที่เพิ่มเข้าไปในรอยเชื่อมระหว่างกระบวนการเชื่อมเพื่อเติมเต็มและเสริมความแข็งแกร่งให้กับพื้นที่เชื่อม สำหรับวัสดุที่บางกว่า ตัวเลือกฟิลเลอร์อาจมีจำกัด สำหรับวัสดุที่หนาขึ้น สามารถใช้ฟิลเลอร์เพื่อเติมรอยเชื่อมที่มีความกว้างและความลึกมากขึ้น
อิทธิพลของข้อกำหนดการออกแบบและการใช้งานต่อความหนาของรอยเชื่อม

อิทธิพลของข้อกำหนดการออกแบบและการใช้งานต่อความหนาของรอยเชื่อม

ข้อกำหนดการออกแบบหมายถึงข้อกำหนดของผลิตภัณฑ์หรือโครงสร้างสำหรับการเชื่อมด้วยเลเซอร์ รวมถึงความแข็งแรง การซีล ลักษณะที่ปรากฏ ฯลฯ อิทธิพลของข้อกำหนดการออกแบบต่อความหนาของการเชื่อมด้วยเลเซอร์มีดังนี้:

ความต้องการความแข็งแรงที่สูงขึ้น

สำหรับผลิตภัณฑ์หรือโครงสร้างที่ต้องการความแข็งแรงสูง อาจจำเป็นต้องเพิ่มความแข็งแรงของรอยเชื่อมโดยเพิ่มความหนาของรอยเชื่อม

ความต้องการความรัดกุมที่สูงขึ้น

หากผลิตภัณฑ์หรือโครงสร้างต้องการประสิทธิภาพการซีลสูง อาจจำเป็นต้องเพิ่มประสิทธิภาพการซีลของพื้นที่เชื่อมด้วยการเพิ่มความหนาของการเชื่อม

ข้อกำหนดด้านรูปลักษณ์

หากผลิตภัณฑ์หรือโครงสร้างมีความต้องการสูงในด้านรูปลักษณ์ จำเป็นต้องให้ความสนใจกับความไม่สม่ำเสมอและคุณภาพพื้นผิวของพื้นที่เชื่อม ความลึกของรอยเชื่อมและขนาดเม็ดบีดที่ใหญ่ขึ้นอาจส่งผลเสียต่อรูปลักษณ์ภายนอกได้ ดังนั้นจึงต้องมีความสมดุลในการออกแบบ

ข้อกำหนดการสมัคร

ข้อกำหนดการใช้งานหมายถึงสถานการณ์การใช้งานเฉพาะและข้อกำหนดของการเชื่อมด้วยเลเซอร์ อิทธิพลของสภาพแวดล้อมในการทำงานต่อความหนาของการเชื่อมด้วยเลเซอร์ส่วนใหญ่จะสะท้อนให้เห็นในอุณหภูมิ การสั่นสะเทือน และบรรยากาศโดยรอบ ตัวอย่างเช่น สภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงอาจทำให้บริเวณที่ได้รับความร้อนของพื้นที่เชื่อมขยายตัว และจำเป็นต้องใช้มาตรการที่เกี่ยวข้องเพื่อควบคุมความหนาของแนวเชื่อม

สรุป

ในระยะสั้น มีหลายปัจจัยที่ส่งผลต่อความหนาของการเชื่อมด้วยเลเซอร์ นอกจากวิธีการเชื่อม คุณสมบัติของวัสดุ กระบวนการเชื่อม และข้อกำหนดการออกแบบแล้ว ยังเกี่ยวข้องกับหลายด้าน เมื่อดำเนินการเชื่อม จำเป็นต้องพิจารณาปัจจัยเหล่านี้อย่างครอบคลุม และควรเลือกความหนาของการเชื่อมที่เหมาะสมตามสถานการณ์เฉพาะ

เฉพาะเมื่อความหนาของการเชื่อมตรงตามข้อกำหนดเท่านั้นที่สามารถรับประกันคุณภาพและความน่าเชื่อถือของรอยเชื่อมได้ เพื่อตอบสนองความต้องการด้านวิศวกรรมและผลิตภัณฑ์ หากคุณกำลังพิจารณาการเชื่อมด้วยเลเซอร์ กรุณาติดต่อ แอคเทค เลเซอร์ และเราจะแนะนำทางออกที่ดีที่สุดสำหรับความต้องการของคุณ
แอคเทค

ข้อมูลติดต่อ

ที่อยู่สำหรับส่งเอกสารปรู๊ฟ