Kaynak Montajı
1. Montaj Boşluğu ve Hizalama Hatası
Montaj kalitesi, kaynak kalitesinin sağlanması için çok önemlidir. Aşırı montaj boşlukları veya hizalama hataları, yanma, zayıf kaynak oluşumu ve eksik penetrasyon gibi kusurlara kolayca neden olabilir. Köşe ve alın kaynakları için montaj boşluğu mümkün olduğunca küçük olmalıdır. Tablo 8-2, el tipi lazer otogen kaynakta boşluklar ve hizalama hataları için gereksinimleri listelemektedir.
Kaynak işlemi sırasında burulma deformasyonundan kaynaklanan kaynak yapılacak alanın yanlış hizalanmasını önlemek, iş parçasının boyutlarını korumak ve deformasyonu azaltmak için genellikle kaynak işleminden önce punta kaynağı yapılması gerekir. Montaj punta kaynağı için de resmi kaynakla aynı işlem yöntemi kullanılır. Punta kaynaklarının uzunluğu 20-30 mm'dir ve punta kaynakları için kalite gereksinimleri (örneğin, penetrasyon derinliği ve genişliği) resmi kaynağa göre daha düşüktür. Punta kaynağı için genellikle resmi kaynağa göre daha hızlı bir ilerleme hızı kullanılır. Punta kaynaklarının güvenilir bir şekilde bağlanmasını sağlamak koşuluyla, punta kaynakları düz, uzun ve ince olmalı ve aşırı büyük, geniş veya yüksek olmamalıdır. Punta kaynakları ayrıca oksidasyonu önlemek için yeterli korumaya ihtiyaç duyar.
3. Bağlantı Elemanları ve Kelepçeler
Lazer kaynak yöntemi çoğunlukla şu amaçlarla kullanılır:ince levha kaynağıİnce levha kaynaklamada, kaynak genellikle iş parçasının ön yüzünde yapılır ve arka yüzünde de yeterli erime sağlanarak iyi şekillenmiş bir arka kaynak elde edilir. Parametre seçimi için: düşük ısı girişi arka tarafta eksik kaynaşmaya neden olabilir; yüksek ısı girişi ise arka tarafta tam penetrasyonu sağlarken, erimiş metalin ağırlığı veya iş parçası kalınlığına göre orantısız erime genişliği nedeniyle yanmaya yol açabilir. Yanmayı önlemek için, iş parçası sıkıştırmaya izin veriyorsa, ince levha kaynaklama sırasında iş parçasını sıkıştırmak için fikstürler kullanılmalıdır - ön tarafa bastırılarak ve arka tarafa bakır veya paslanmaz çelik destek plakası yerleştirilerek. Bu, kaynak deformasyonundan kaynaklanan montaj boşluklarındaki değişiklikleri veya yanlış hizalamayı önler ve termal çökmeyi engeller. İş parçasının yapısal nedenlerden dolayı bölgeler arasında eşit olmayan ısı dağılımına sahip olması durumunda, ısı dağılımını dengelemek için fikstürler kullanmak da etkilidir ve hem ön hem de arka yüzlerde düzgün boyutlarda kaynaklar oluşturmayı amaçlar.
Kaynak Parametrelerinin Seçimi
Genel olarak, lazer kaynak parametreleri arasında lazer gücü, lazer darbe genişliği, odak dışı bırakma miktarı, kaynak hızı ve koruyucu gaz bulunur.
1.Lazer Gücü
Lazer kaynak işleminde bir eşik lazer güç yoğunluğu vardır. Bu eşiğin altında, nüfuz derinliği sığdır; bu eşiğe ulaşıldığında veya aşıldığında, nüfuz derinliği önemli ölçüde artar. Plazma, yalnızca iş parçası üzerindeki lazer güç yoğunluğu eşiği aştığında oluşur ve bu da kararlı derin nüfuzlu kaynak işlemini gösterir. Eşiğin altında, yalnızca yüzey erimesi meydana gelir (kararlı ısı iletimli kaynak). Anahtar deliği oluşumu için kritik koşula yakın, derin nüfuz ve ısı iletimli kaynak işlemleri dönüşümlü olarak gerçekleşir ve bu da nüfuz derinliğinde büyük dalgalanmalarla sonuçlanan kararsız bir işleme yol açar. Lazer gücü, lazer işlemede en kritik parametrelerden biridir ve kaynak nüfuz derinliğinin temel belirleyicisidir. Sabit bir odaklanmış nokta çapı için, lazer güç yoğunluğu lazer gücüyle orantılıdır: daha yüksek güç, nüfuz derinliğini ve kaynak hızını artırır. Bununla birlikte, aşırı güç, erimiş havuzun aşırı ısınmasına, kaynak genişliğinin ve ısıdan etkilenen bölgenin (HAZ) artmasına ve kaynak merceğini kirletebilecek daha fazla sıçramaya neden olur. Yüksek güçle, yüzey tabakası kaynama noktasına kadar ısıtılabilir ve mikrosaniyeler içinde önemli ölçüde buharlaşabilir, bu da delme, kesme ve gravür gibi malzeme kaldırma işlemleri için idealdir. Daha düşük güçle, yüzeyin kaynama noktasına ulaşması milisaniyeler sürer ve alttaki katman yüzey buharlaşmasından önce erir, bu da iyi bir kaynak yapmayı kolaylaştırır.
2.Lazer Darbe Genişliği
Lazer darbe genişliği veya "darbe genişliği", darbeli lazer kaynağında önemli bir parametredir. Bu, penetrasyon derinliği ve ısıdan etkilenen bölge (HAZ) tarafından belirlenir: daha uzun darbe genişlikleri HAZ'ı artırır ve penetrasyon derinliği darbe genişliğinin kareköküyle artar. Bununla birlikte, daha uzun darbe genişlikleri tepe gücünü azaltır, bu nedenle genellikle ısı iletim kaynağında, özellikle ince ve kalın plakaların bindirme bağlantıları için uygun olan geniş, sığ kaynaklar oluşturmak için kullanılırlar. Ancak, düşük tepe gücü aşırı ısı girdisine neden olur ve her malzemenin maksimum penetrasyon derinliği için optimum bir darbe genişliği vardır.
3. Odaklanma Kaybı Miktarının Seçimi
Odak noktasının konumu kritik öneme sahiptir.lazer füzyon kaynağıOdak noktası iş parçasının yüzeyinin üzerinde olduğunda, nüfuz derinliği küçüktür ve bu da derin kaynak yapmayı zorlaştırır. Odak noktası yüzeyin altında olduğunda, iş parçasının içindeki güç yoğunluğu yüzeydekinden daha yüksektir, bu da daha güçlü erime ve buharlaşmayı teşvik eder, enerjinin iş parçasının daha derinlerine aktarılmasını ve nüfuz derinliğinin artmasını sağlar. İki odak dışı bırakma modu vardır: pozitif odak dışı bırakma (odak düzlemi iş parçasının üzerinde) ve negatif odak dışı bırakma (odak düzlemi iş parçasının altında). Pratikte, büyük nüfuz derinliği gerektiren kalın plakalar için, lazer odağı tipik olarak iş parçası yüzeyinin 1-2 mm altında olacak şekilde negatif odak dışı bırakma kullanılır. İnce plakalar için ise, odak noktası yüzeyin 1-1,5 mm üzerinde olacak şekilde pozitif odak dışı bırakma tercih edilir.
4. Kaynak Hızı
Diğer parametreler sabit tutulduğunda, kaynak hızı arttıkça nüfuz derinliği azalırken verimlilik artar. Aşırı yüksek hızlar nüfuz gereksinimlerini karşılayamaz; aşırı düşük hızlar ise aşırı erimeye, geniş kaynaklara, ısıdan etkilenen bölgenin aşırı ısınmasına ve sıcak çatlama eğiliminin artmasına neden olur.darbeli lazer kaynağıHız, maksimum darbe frekansı ve gerekli nokta örtüşmesiyle de belirlenir; her bir sonraki darbe noktası belirli bir ölçüde örtüşmelidir. Bu nedenle, belirli bir lazer gücü ve malzeme kalınlığı için, belirli bir hızda maksimum penetrasyon derinliğinin elde edildiği optimum bir hız aralığı vardır.
5. Koruyucu Gaz
Lazer kaynağı sırasında erimiş havuzu korumak için genellikle inert gazlar kullanılır. Bazı malzemeler yüzey oksidasyonuna karşı koruma gerektirmese de, çoğu uygulama gerektirir. Geleneksel olarak, alüminyum alaşımlarının lazer kaynağında oksidasyonu önlemek için Ar, N₂ ve He kullanılır. Teorik olarak, He en hafif ve en yüksek iyonlaşma enerjisine sahip gazdır, ancak düşük güç ve yüksek hızlarda plazma zayıf olduğundan gazlar arasındaki farklar en aza indirilir. Çalışmalar, aynı koşullar altında N₂'nin Al ile ekzotermik reaksiyonlar nedeniyle daha kolay delik oluşumuna neden olduğunu göstermektedir; ortaya çıkan Al-NO üçlü bileşikleri daha yüksek lazer emilimine sahiptir. Bununla birlikte, saf N₂ kırılgan Al-N fazları ve kaynaklarda gözenekler oluşturur. Hafif olan inert gazlar, gözenek oluşturmadan kaçar, bu da karışık gazları daha etkili hale getirir. Son zamanlarda, Ar-O₂ ve N₂-O₂ karışımları kullanılarak Al lazer kaynağı üzerine yapılan araştırmalar artmıştır.
6. Malzeme Emilimi
Malzemenin lazer enerjisini emmesi, soğurma katsayısı, yansıtma katsayısı, ısı iletkenliği, erime sıcaklığı ve buharlaşma sıcaklığı gibi özelliklere bağlıdır; bunların arasında soğurma katsayısı en kritik olanıdır. Soğurma katsayısını etkileyen faktörler şunlardır:
Elektriksel direnç: Cilalı yüzeyler için, soğurma oranı, sıcaklıkla değişen direncin kareköküyle orantılıdır.
Yüzey durumu: Emilimi ve dolayısıyla kaynak sonuçlarını önemli ölçüde etkiler.
El Tipi Fiber Lazer Kaynak Makineleri İçin Kullanım İpuçları ve Dikkat Edilmesi Gerekenler
1. Ark radyasyonundan kaçının.
El tipi fiber lazer kaynak makineleri(1080±3)nm radyasyon yayan ve çıkış gücü 1000W'ı aşan (modele bağlı olarak) 4. sınıf fiber lazerler kullanın. Doğrudan veya dolaylı maruz kalma gözlere veya cilde zarar verebilir. Görünmez olsa da, ışın retinaya veya korneaya geri dönüşü olmayan hasar verebilir. Lazer çalışırken daima onaylı lazer güvenlik gözlükleri takın. Lazer açıkken, gözlük taksanız bile, çıkış başlığına asla doğrudan bakmayın.
2. Kaynak Parametrelerinin Ayarlanması
Dokunmatik ekranda düşük lazer gücü ayarlayın (Şekil 8-2'de gösterildiği gibi). Kaynak başlığının bakır nozulunu iş parçasına yerleştirin ve kaynak için lazer ışını yaymak üzere torç düğmesine basın. Tipik parametreler: lazer frekansı 5000 Hz, galvanometre hızı 300–600, gaz gecikmesi >100 ms, sürekli emisyon için %100 görev döngüsü. Kaynak genişliğini montaj boşluklarına göre ayarlayın; güç 0–1000 W (maksimumun %0–100'ü) arasında ayarlanabilir. Parametreleri girdikten sonra, ayarların geçerli olması için "Tamam"ı tıklayın ve kaydedin.
4. Kaynak hızını aşırı derecede artırmayın.
Kaynaklar, lazer kaynağının hareket ettirilmesiyle oluşturulur (Şekil 8-3'e bakınız). Derinlik ve genişlik, hıza ve güce bağlıdır; tipik hızlar 1-3 m/dak olup, en boy oranı <1 olan pürüzsüz, pulsuz yüzeyler üretir. Sabit akım ve voltaj için, hızın değiştirilmesi doğrudan ısı girdisini etkileyerek penetrasyonu ve genişliği değiştirir. Aşırı yüksek hızlar yetersiz ısıtmaya neden olarak penetrasyonun azalmasına, dar genişliğe, alt oyuğa, gözeneklere ve eksik penetrasyona yol açar.
Mekanik temizlik: Parlak beyaz bir yüzey elde edilene kadar oksitleri gidermek için paslanmaz çelik fırçalar veya pnömatik tekerlekler kullanın. Parlatma işleminden hemen sonra kaynak yapın; kaynak işlemi 36 saatten fazla gecikirse yeniden parlatın.
Kimyasal temizlik: Kimyasal reaksiyonlar kullanarak oksitleri giderin (yöntemler malzemeye göre değişir). Tablo 8-3, alüminyum alaşımları için kimyasal temizlik yöntemlerini listeler. Organik çözücüler (benzin, izopropil alkol) kullanarak ıslatma, silme ve kurutma yoluyla yağ/tozu giderin.
5. Gözenekliliği En Aza İndirin
Alüminyum alaşımlarının lazer kaynağında hidrojen gözenekleri yaygındır. Yüzeydeki nemi, yağı ve oksitleri gidererek bunları azaltın. Erime havuzunun soğuma süresini uzatmak (darbe genişliğini artırarak) gazların kaçmasına yardımcı olur, çünkü lazer kaynağının hızlı termal döngüsü gaz salınımını sınırlar. Yoğun erime havuzu reaksiyonlarının ve alaşım buharlaşmasının gözenekliliği artırdığı odak veya negatif odak dışı konumlarından kaçının; buharlaşmayı azaltmak için ayarlanmış odak dışı yoluyla daha yumuşak enerji kullanın.
6. Meşaleyi Tutma Duruşuna Dikkat Edin
El tipi lazer kaynak torçları (Şekil 8-4'e bakınız) TIG torçlarından daha ağırdır ve kalın kablolara sahiptir, bu da operatör yorgunluğuna neden olur. Uzun süreli kaynak yaparken, torcu iki elinizle tutun, nozulu iş parçasıyla temas halinde tutun, kaynağı görsel olarak hizalayın ve torcu kendinize doğru sabit bir şekilde çekin. Yorgunluğu ve kaynak sayısını en aza indirmek için kaynak pozisyonuna göre duruşunuzu ayarlayın.
7. Lazer Yaralanmalarını Önleyin
Yanlış kullanım kazalara neden olabilir. Şu kurallara uyun:
Çalışma sırasında lazer çıkış başlığına asla bakmayın.
Kullanmayınfiber lazerlerLoş/karanlık ortamlarda.
Cihaz çalışır durumdayken el fenerini asla insanlara doğru tutmayın.
Kaynak alanının 3 metre yakınına metal bariyerler yerleştirin.
Kaynak bölgesine erişim yalnızca operatörlerle sınırlandırılmalıdır.
Koruyucu ekipman (onaylı gözlük, maske, eldiven) kullanın. Lazer açıkken, gözlük taksanız bile, çıkış başlığına asla bakmayın.
Kaynak makinesini ve kablosunu dikkatlice kullanın (minimum bükme yarıçapı >200 mm).
Kullanılmadığı zaman lazer yayımı tuşunu devre dışı bırakın.
Etkin gaz koruması için nozul kalitesini sağlayın:
Lazerle eşmerkezli, pürüzsüz iç duvarlar.
Torç hareketinin istikrarlı kalması için deforme olmuş nozulları derhal değiştirin.
Meme açıklığı boyutu (Şekil 8-6'ya bakınız) kaynak kalitesini etkiler: daha büyük açıklıklar gaz akışını artırarak katılaşmayı hızlandırır ve gözeneklilik/çatlama risklerini yükseltir.
8. Çatlamaya Duyarlı Alaşımlar İçin Yüksek Hızlardan Kaçının
El tipi lazer kaynakOtojen, tel içermeyen, salınımlı galvanometre kaynak torçları kullanılır. Yüksek hızlar nüfuziyeti azaltır, kaynakları daraltır, alt oyuklara neden olur ve koruyucu gaz kapsamını bozarak korumayı kötüleştirir. Çatlamaya duyarlı alaşımlar için daha düşük hızlar kullanın.
9. Bağlantı Kalitesini Sağlayın
Sıcaklık farklılıkları ve telsiz kaynak, yanmaya, kraterlere veya krater çatlaklarına neden olabilir. Duraklamaları en aza indirmek için sürekli kaynak yapın; duraklamalar kaçınılmazsa (örneğin, pozisyon değişiklikleri, parçalı kaynak), kraterleri önlemek için durmadan önce biraz (10 mm) yavaşlayın. Örtüşme ve kalite için önceki kraterin 20 mm gerisinden yeniden başlayın.
10. Meşaleyi Doğru Şekilde Hareket Ettirin
Kaynak torçunu yana doğru salınım yapmadan kendinize doğru (uzaktan yakına) çekin. Kaynak oluşumunun tutarlılığını izlerken sabit bir hızda ilerleyin. Dikey kaynak yaparken, hızlı katılaşmayı sağlamak ve istikrarlı hareketi garanti etmek için aşağı doğru (yukarı değil) hareket kullanın.
11. Bindirme kaynaklarında alt kesimlerden, küçük köşe dolgularından ve çökmelerden kaçının.
Bindirme kaynakları için, galvanometrenin dikey plakanın 2/3'ünü kaplayacak şekilde lazerin geliş açısını ayarlayın (Şekil 8-7'ye bakın). Bu, ısı iletimi yoluyla dikey plakayı (dolgu malzemesi olarak) ve taban plakasının 1/3'ünü eritir ve soğuduktan sonra yeterli büyüklükte bir kaynak oluşturur. Zayıf bindirme kaynakları, bağlantı mukavemetini zayıflatır, çatlak direncini azaltır veya yapısal arızaya neden olur; bu nedenle alt kesimden kaçının.
12. Alüminyum Alaşım Kaynağında Yansıtıcılığı Azaltma
Alüminyum, lazer enerjisinin %60-98'ini yansıtır. Yansıtıcılık, erime noktasında keskin bir şekilde düşer ve eridiğinde sabitlenir. Soğurma, artan geliş açısıyla azalır; maksimum soğurma normal geliş açısında gerçekleşir (mercek koruması için ayarlama yapın). Mekanik/kimyasal temizleme yoluyla oksitleri gidererek yansıtıcılığı azaltın.
13. Uygun Koruyucu Gaz Kullanımı
Koruyucu gaz, kaynak oluşumunu, nüfuziyetini ve genişliğini etkiler. Çoğu gaz kaliteyi artırır ancak dezavantajları da olabilir:
Ar: Düşük iyonlaşma enerjisi, yüksek plazma oluşumu (lazer verimliliğini düşürür), ancak inert, düşük maliyetli ve yoğundur; erimiş havuzu etkili bir şekilde kaplar (genel kullanım için idealdir).
N₂: Orta derecede iyonlaşma enerjisine sahiptir (plazmayı Ar'dan daha iyi indirger), ancak alüminyum/karbon çeliği ile reaksiyona girerek kırılgan nitrürler oluşturur ve tokluğu azaltır (bu malzemeler için önerilmez). Nitrürlerin mukavemeti artırdığı paslanmaz çelik için uygundur.
14. Koruyucu Gaz Akış Hızı
Gaz, belirli bir basınçta nozülden dışarı atılır. Nozülün hidrodinamik tasarımı ve çıkış çapı kritik öneme sahiptir: kaynağı kaplayacak kadar büyük, ancak türbülanslı akışı (hava çeken ve gözenekliliğe neden olan) önleyecek şekilde sınırlandırılmış olmalıdır. El tipi lazer kaynak için tipik akış hızı 7 L/dak'dır. Aşırı akış, kirleticileri erimiş havuza karıştırarak gaz saflığını tehlikeye atar; bu nedenle doğru akış hızını seçin.
15.Lazer Odak Konumu
Odak noktası: En küçük nokta, en yüksek enerji—kullanım amacı:nokta kaynakveya düşük enerjili, minimum nokta boyutu gereksinimleri (bkz. Şekil 8-8).
Negatif odak dışı: Daha büyük nokta (odak noktasından uzaklaştıkça artar) - derin nüfuzlu sürekli kaynak ve derin nokta kaynağı için uygundur.
Pozitif odak dışı bırakma: Daha büyük nokta (odak noktasından uzaklaştıkça artar) - yüzey sızdırmazlığı veya düşük penetrasyonlu sürekli kaynak için uygundur.
Tam nüfuzlu kaynak kontrolü: Arka tarafta hafif bir renk değişimi iyi kaliteyi gösterir; belirgin izler/nüfuz etme, sürekli kaynakta sıçramaya veya derin oluklara neden olur. Örnekler doğrultusunda odak, enerji ve dalga biçimini ayarlayın. Yanmayı önlemek için daha ince malzemeler için daha küçük noktalar kullanın.
Yayın tarihi: 21 Ağustos 2025
