השפעת גז מיגון על ריתוך בלייזר סיבי נירוסטה

עם שיפור כושר הייצור התעשייתי, טכנולוגיית עיבוד יעילה, זריזה וידידותית לסביבה זוכה ליותר ויותר תשומת לב. כשיטת ריתוך איכותית, דיוק גבוהה, דפורמציה נמוכה ויעילות גבוהה, ריתוך לייזר פשוט עונה על צרכי התעשייה, ונמצא בשימוש נרחב יותר ויותר בתעופה וחלל, רכב, בניית ספינות ועוד תחומים. גז מגן ממלא תפקיד חשוב בגורמים רבים המשפיעים על ריתוך לייזר. בשנים האחרונות, עם לידתם ופיתוחם של לייזרים בעלי הספק גבוה,ריתוך לייזר סיביםזכה לפופולאריות במהירות בתעשיית העיבוד המיוצגת על ידי מכוניות. לייזר סיבים שייך לקטגוריה של לייזר במצב מוצק, עם אורך גל של 1070nm, שהוא הרבה פחות מ-10.6 אחוז מאורך הגל של לייזר CO2 μM. בשל יחסי הקליטה השונים של חומרים לאורכי גל שונים של לייזר, השפעות הריתוך של לייזר סיבים ולייזר CO2 שונות באופן טבעי. עם זאת, מחקר על גז מגן עבור ריתוך לייזר סיבים הוא נדיר. לאור זאת, בוצעה במאמר זה סדרה של בדיקות פרמטרים של גז מגן בנירוסטה, על מנת להעמיק את ההבנה שלריתוך לייזר סיבי נירוסטה.

חומר הבדיקה הוא פלטת נירוסטה SUS304 בעובי 3 מ"מ. מקור החום לריתוך הוא לייזר הסיבים ylr-6000 של חברת IPG ​​בארה"ב, עם הספק מרבי של 6kW וזווית סטייה של אלומה של 8mmomrad. פלטפורמת העבודה היא רובוט DOF של kr60ha 6-של חברת KUKA הגרמנית. הקוטר הפנימי של פיית הגז המגן הוא 4 מ"מ והגובה מחומר העבודה הוא 4 מ"מ. על מנת לצמצם את ההפרעות של גורמים לא רלוונטיים בבדיקה, כמה פרמטרים מוגדרים כערכים קבועים: הספק הלייזר הוא 1kW, מהירות הריתוך היא 1.5 מ' · דקה-1, אורך המוקד הוא 250 מ"מ, כמות דה-פוקוס הוא 0 מ"מ, ושיטת הריתוך היא משטח חד צדדי. בסך הכל בוצעו ארבע קבוצות של בדיקות, שהיו: בדיקת סוג גז (AR, he ו-N2 נבחרו בהתאמה כדי להשוות את השפעותיהם על נירוסטה), בדיקת יחס ערבוב גז (AR והוא עורבבו בפרופורציות שונות ל צפה בהשפעות על מורפולוגיה וחדירה של פני הריתוך), בדיקת זווית ניפוח אוויר (השפעות של זוויות נשיפה שונות על חדירה) ובדיקת השפעת מיקום הנחיתה של גז המגן (על חומר העבודה) על היווצרות הריתוך.

When one of AR, he, or N2 is used as shielding gas, the weld penetration is arranged in the order of he>n2>נובעים מהשפעת אנרגיית יינון הגז וסף תחזוקת הפלזמה. כאשר התוכן של he בתערובת הגז AR ו-He גבוהה יותר, או שערך הזרימה הכולל של גז המגן גדול יותר, החדירה תגדל בהתאם. מושפע משינוי מצב הזרימה (זרימה למינרית / זרימה סוערת) של גז המגן על משטח העבודה, חדירת הריתוך פוחתת עם הגדלת זווית הנשיפה הצדדית של גז המגן. עם שינוי המרחק היחסי בין נקודת ירידת גז המגן לכתם הלייזר, משתנה החדירה בין מגמת העלייה והירידה; הערך המקסימלי מתקבל כאשר נקודת נפילת הגז נמצאת בערך ± 1.5 מ"מ מהנקודה, והערך המינימלי מתקבל ליד המוצא (כתם לייזר).