เทคโนโลยีการเชื่อมด้วยเลเซอร์ หรือเทคโนโลยีการเชื่อมด้วยเลเซอร์ ใช้ลำแสงเลเซอร์กำลังสูงในการโฟกัสและควบคุมการฉายรังสีไปยังพื้นผิววัสดุ โดยพื้นผิววัสดุจะดูดซับพลังงานเลเซอร์และเปลี่ยนเป็นพลังงานความร้อน ทำให้วัสดุร้อนขึ้นและหลอมเหลวเฉพาะจุด จากนั้นจึงเย็นตัวและแข็งตัว ทำให้เกิดการเชื่อมติดกันของวัสดุชนิดเดียวกันหรือต่างชนิดกัน กระบวนการเชื่อมด้วยเลเซอร์นี้ต้องการความหนาแน่นของพลังงานเลเซอร์ 10 นาโนเมตร4ถึง 108ว/ซม.2เมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการเชื่อมแบบดั้งเดิม การเชื่อมด้วยเลเซอร์มีข้อดีดังต่อไปนี้
เทคโนโลยีการเชื่อมด้วยเลเซอร์ หรือเทคโนโลยีการเชื่อมด้วยเลเซอร์ ใช้ลำแสงเลเซอร์กำลังสูงในการโฟกัสและควบคุมการฉายรังสีไปยังพื้นผิววัสดุ โดยพื้นผิววัสดุจะดูดซับพลังงานเลเซอร์และเปลี่ยนเป็นพลังงานความร้อน ทำให้วัสดุร้อนขึ้นและหลอมเหลวเฉพาะจุด จากนั้นจึงเย็นตัวและแข็งตัว ทำให้เกิดการเชื่อมติดกันของวัสดุชนิดเดียวกันหรือต่างชนิดกัน กระบวนการเชื่อมด้วยเลเซอร์นี้ต้องการความหนาแน่นของพลังงานเลเซอร์ 10 นาโนเมตร4ถึง 108ว/ซม.2เมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการเชื่อมแบบดั้งเดิม การเชื่อมด้วยเลเซอร์มีข้อดีดังต่อไปนี้
1-กลุ่มพลาสมา 2-วัสดุหลอมเหลว 3-รูเจาะ 4-ความลึกของการหลอมรวม
เนื่องจากการมีอยู่ของรูเจาะ เมื่อลำแสงเลเซอร์ฉายเข้าไปภายในรูเจาะ วัสดุจะดูดซับเลเซอร์ได้มากขึ้น และส่งเสริมการก่อตัวของบ่อหลอมเหลวหลังจากการกระเจิงและผลกระทบอื่นๆ ซึ่งวิธีการเชื่อมทั้งสองแบบจะถูกเปรียบเทียบกันดังต่อไปนี้
ภาพด้านบนแสดงกระบวนการเชื่อมด้วยเลเซอร์ของวัสดุชนิดเดียวกันและแหล่งกำเนิดแสงเดียวกัน โดยกลไกการแปลงพลังงานเกิดขึ้นผ่านรูเจาะเท่านั้น รูเจาะและโลหะหลอมเหลวที่อยู่ใกล้ผนังรูจะเคลื่อนที่ไปพร้อมกับการรุกของลำแสงเลเซอร์ โลหะหลอมเหลวจะดันรูเจาะออกไปจากอากาศที่เหลืออยู่เพื่อเติมเต็ม และหลังจากควบแน่นแล้วจะกลายเป็นรอยเชื่อม
หากวัสดุที่จะเชื่อมเป็นโลหะต่างชนิดกัน ความแตกต่างในคุณสมบัติทางความร้อนจะส่งผลกระทบอย่างมากต่อกระบวนการเชื่อม เช่น ความแตกต่างในจุดหลอมเหลว การนำความร้อน ความจุความร้อนจำเพาะ และสัมประสิทธิ์การขยายตัวของวัสดุต่างๆ ส่งผลให้เกิดความเค้นในการเชื่อม การเสียรูปในการเชื่อม และการเปลี่ยนแปลงสภาวะการตกผลึกของโลหะรอยเชื่อม ทำให้คุณสมบัติทางกลของรอยเชื่อมลดลง
ดังนั้น ตามลักษณะที่แตกต่างกันของสภาพแวดล้อมการเชื่อม กระบวนการเชื่อมจึงได้รับการพัฒนาขึ้น เช่น การเชื่อมด้วยเลเซอร์เติมวัสดุ การเชื่อมประสานด้วยเลเซอร์ การเชื่อมด้วยเลเซอร์ลำแสงคู่ การเชื่อมวัสดุผสมด้วยเลเซอร์ เป็นต้น
การเชื่อมด้วยลวดเลเซอร์
ในกระบวนการเชื่อมด้วยเลเซอร์ของโลหะผสมอะลูมิเนียม ไทเทเนียม และทองแดง เนื่องจากวัสดุเหล่านี้ดูดซับแสงเลเซอร์ได้ต่ำ (<10%) พลาสมาที่เกิดขึ้นจากแสงเลเซอร์จึงบดบังแสงเลเซอร์บางส่วน ทำให้เกิดการกระเด็นของโลหะได้ง่าย และนำไปสู่การเกิดข้อบกพร่อง เช่น รูพรุนและรอยแตก นอกจากนี้ คุณภาพการเชื่อมยังได้รับผลกระทบเมื่อช่องว่างระหว่างชิ้นงานมีขนาดใหญ่กว่าเส้นผ่านศูนย์กลางของจุดเลเซอร์ในระหว่างการเชื่อมแผ่นบางด้วยเลเซอร์
ในการแก้ปัญหาข้างต้น การเชื่อมจะได้ผลลัพธ์ที่ดีขึ้นโดยใช้วิธีการใช้ลวดเชื่อมเติม ลวดเชื่อมเติมอาจเป็นลวดหรือผง หรืออาจใช้วิธีการใช้ลวดเชื่อมเติมแบบกำหนดจุดไว้ล่วงหน้าก็ได้ เนื่องจากจุดเชื่อมมีขนาดเล็ก รอยเชื่อมจึงแคบลงและมีรูปทรงนูนเล็กน้อยบนพื้นผิวหลังจากเติมลวดเชื่อมเติมแล้ว
การเชื่อมด้วยเลเซอร์
แตกต่างจากการเชื่อมแบบหลอมละลาย ซึ่งเป็นการหลอมชิ้นส่วนสองชิ้นที่ต้องการเชื่อมพร้อมกัน การเชื่อมประสานจะใช้ลวดเชื่อมที่มีจุดหลอมเหลวต่ำกว่าวัสดุหลักมาเติมลงบนพื้นผิวเชื่อม จากนั้นจะหลอมลวดเชื่อมเพื่อเติมเต็มช่องว่างที่อุณหภูมิต่ำกว่าจุดหลอมเหลวของวัสดุหลักและสูงกว่าจุดหลอมเหลวของลวดเชื่อม แล้วจึงควบแน่นเพื่อสร้างรอยเชื่อมที่แข็งแรง
การเชื่อมประสานเหมาะสำหรับอุปกรณ์ไมโครอิเล็กทรอนิกส์ที่ไวต่อความร้อน แผ่นโลหะบาง และวัสดุโลหะที่ระเหยง่าย
นอกจากนี้ ยังสามารถจำแนกประเภทเพิ่มเติมได้เป็น การเชื่อมประสานแบบอ่อน (<450 °C) และการเชื่อมประสานแบบแข็ง (>450 °C) โดยขึ้นอยู่กับอุณหภูมิที่ใช้ในการให้ความร้อนแก่วัสดุเชื่อมประสาน
การเชื่อมด้วยเลเซอร์แบบลำแสงคู่
การเชื่อมด้วยลำแสงคู่ช่วยให้สามารถควบคุมเวลาและตำแหน่งการฉายแสงเลเซอร์ได้อย่างยืดหยุ่นและสะดวกสบาย จึงสามารถปรับการกระจายพลังงานได้
โดยส่วนใหญ่ใช้สำหรับการเชื่อมด้วยเลเซอร์ของโลหะผสมอะลูมิเนียมและแมกนีเซียม การเชื่อมประกบและการเชื่อมแผ่นโลหะสำหรับรถยนต์ การบัดกรีด้วยเลเซอร์ และการเชื่อมแบบหลอมรวมลึก
สามารถสร้างลำแสงคู่ได้โดยใช้เลเซอร์สองตัวที่ทำงานแยกกัน หรือโดยการแยกแสงด้วยตัวแยกแสง
ลำแสงทั้งสองอาจเป็นการผสมผสานของเลเซอร์ที่มีลักษณะเฉพาะในโดเมนเวลาที่แตกต่างกัน (แบบพัลส์เทียบกับแบบต่อเนื่อง) ความยาวคลื่นที่แตกต่างกัน (ช่วงอินฟราเรดกลางเทียบกับช่วงคลื่นแสงที่มองเห็นได้) และกำลังที่แตกต่างกัน ซึ่งสามารถเลือกได้ตามวัสดุที่ทำการประมวลผลจริง
4. การเชื่อมคอมโพสิตด้วยเลเซอร์
เนื่องจากการใช้ลำแสงเลเซอร์เป็นแหล่งความร้อนเพียงอย่างเดียว การเชื่อมด้วยเลเซอร์แบบแหล่งความร้อนเดียวจึงมีอัตราการแปลงพลังงานและอัตราการใช้พลังงานต่ำ รอยต่อระหว่างวัสดุฐานและชิ้นงานจึงมักเกิดการคลาดเคลื่อน เกิดรูพรุนและรอยแตกได้ง่าย และมีข้อเสียอื่นๆ เพื่อแก้ปัญหานี้ จึงสามารถใช้คุณสมบัติการให้ความร้อนของแหล่งความร้อนอื่นๆ มาเสริมการให้ความร้อนของเลเซอร์บนชิ้นงาน ซึ่งโดยทั่วไปเรียกว่าการเชื่อมด้วยเลเซอร์แบบผสมผสาน
รูปแบบหลักของการเชื่อมแบบผสมด้วยเลเซอร์คือการเชื่อมแบบผสมระหว่างเลเซอร์และอาร์คไฟฟ้า โดยผลลัพธ์ 1 + 1 > 2 มีดังนี้
หลังจากลำแสงเลเซอร์อยู่ใกล้กับส่วนโค้งที่ใช้แล้วความหนาแน่นของอิเล็กตรอนลดลงอย่างมากกลุ่มพลาสมาที่เกิดจากการเชื่อมด้วยเลเซอร์จะเจือจางลง ซึ่งสามารถช่วยเพิ่มอัตราการดูดซับแสงเลเซอร์ได้อย่างมากในขณะที่การให้ความร้อนล่วงหน้าแก่พื้นผิววัสดุจะช่วยเพิ่มอัตราการดูดซับของเลเซอร์ให้สูงขึ้นไปอีก
2. การใช้พลังงานสูงของส่วนโค้งและโดยรวมการใช้พลังงานจะเพิ่มขึ้น.
3. พื้นที่การทำงานของการเชื่อมด้วยเลเซอร์มีขนาดเล็ก ทำให้ง่ายต่อการเกิดการเบี่ยงเบนของจุดเชื่อม ในขณะที่การเกิดความร้อนจากอาร์คมีขนาดใหญ่ ซึ่งอาจก่อให้เกิดปัญหาได้ลดการเบี่ยงเบนของแนวเชื่อมในเวลาเดียวกันนั้นคุณภาพการเชื่อมและประสิทธิภาพของอาร์คดีขึ้นเนื่องจากผลของการโฟกัสและนำทางของลำแสงเลเซอร์ที่มีต่อส่วนโค้งของประกายไฟ
4. การเชื่อมด้วยเลเซอร์มีอุณหภูมิสูงสุดสูง บริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนกว้าง เย็นตัวและแข็งตัวเร็ว ทำให้เกิดรอยแตกและรูพรุนได้ง่าย ในขณะที่บริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนของอาร์คมีขนาดเล็ก ซึ่งสามารถลดความแตกต่างของอุณหภูมิ เย็นตัว และแข็งตัวได้เร็วขึ้นสามารถลดและขจัดปัญหาการเกิดรูพรุนและรอยแตกได้.
การเชื่อมคอมโพสิตด้วยเลเซอร์อาร์คมีสองรูปแบบหลัก ได้แก่ การเชื่อมคอมโพสิตด้วยเลเซอร์ TIG (ดังแสดงในภาพด้านล่าง) และการเชื่อมคอมโพสิตด้วยเลเซอร์ MIG
นอกจากนี้ยังมีวิธีการเชื่อมแบบอื่นๆ เช่น การเชื่อมด้วยเลเซอร์และพลาสมาอาร์ค การเชื่อมแบบผสมด้วยเลเซอร์และแหล่งความร้อนเหนี่ยวนำ
เกี่ยวกับ MavenLaser
Maven Laser คือผู้นำด้านการประยุกต์ใช้เลเซอร์ในอุตสาหกรรมในประเทศจีน และเป็นผู้ให้บริการโซลูชันการประมวลผลด้วยเลเซอร์ระดับโลกที่ได้รับการยอมรับ เราเข้าใจอย่างลึกซึ้งถึงแนวโน้มการพัฒนาของอุตสาหกรรมการผลิต พัฒนาผลิตภัณฑ์และโซลูชันของเราอย่างต่อเนื่อง และมุ่งมั่นที่จะสำรวจการบูรณาการระบบอัตโนมัติ ระบบสารสนเทศ และความอัจฉริยะเข้ากับอุตสาหกรรมการผลิต โดยจัดหาอุปกรณ์เชื่อมเลเซอร์ อุปกรณ์ทำเครื่องหมายด้วยเลเซอร์ อุปกรณ์ทำความสะอาดด้วยเลเซอร์ และอุปกรณ์ตัดเครื่องประดับทองและเงินด้วยเลเซอร์สำหรับอุตสาหกรรมต่างๆ รวมถึงซีรี่ส์กำลังสูงครบวงจร และขยายอิทธิพลของเราในด้านอุปกรณ์เลเซอร์อย่างต่อเนื่อง
วันที่โพสต์: 13 มกราคม 2023
