Lazerinis suvirinimas, garsėjantis dideliu energijos tankiu, tiksliu šilumos valdymu ir minimalia karščio{0}}paveikta zona (HAZ), puikiai suderinamas su įvairiomis medžiagomis įvairiose pramonės šakose. Čia pateikiamas išsamus medžiagų, kurios gerai dera su šia technologija, suskirstymas:
Metalinės medžiagos:
Lazerinis suvirinimas puikiai tinka daugeliui metalų, nes gali tiekti sutelktą energiją, kuri efektyviai išlydo medžiagas ir apriboja šiluminį iškraipymą. Pagrindiniai pavyzdžiai:
Nerūdijantis plienas ir anglinis plienas: Šie metalai pasižymi vidutiniu šilumos laidumu ir dideliu lazerio energijos sugerties greičiu, todėl idealiai tinka suvirinimui lazeriu. Procesas sukuria švarias, stiprias suvirinimo siūles su minimalia oksidacija, tinkamas naudoti, pavyzdžiui, virtuvės reikmenis, automobilių komponentus ir konstrukcines dalis.
Aliuminio ir titano lydiniai: Lengvi ir didelio stiprumo Koncentruota lazerio šiluma sumažina įtrūkimų riziką (įprasta tradiciniame suvirinime dėl didelio šiluminio plėtimosi) ir užtikrina pastovų jungties stiprumą, ypač svarbų aviacijos ir automobilių svoriui.
Varis ir vario lydiniai (su reguliavimais): Nors grynas varis gerai atspindi, vario lydiniai (pvz., žalvaris, bronza), kurių atspindys yra mažesnis, gali būti efektyviai suvirinti naudojant vidutinės -–-didelės galios pluošto lazerius (didesnė arba lygi 2000 W). Tai labai svarbu elektriniams komponentams, šilumokaičiams ir akumuliatorių skirtukams energijos kaupimo sistemose.
Aukšto-lydymosi-taško metalai: Volframo, molibdeno ir nikelio -pagrindo superlydiniai, atsparūs aukštai temperatūrai, turi naudos iš suvirinimo lazeriu gebėjimo generuoti intensyvią vietinę šilumą, todėl galima tiksliai sujungti nepažeidžiant medžiagos vientisumo, -būtinai aviacijos ir pramoninėse krosnyse.
Ne{0}}metalinės medžiagos (pasirinkti tipai):
Tam tikri ne{0}}metalai taip pat gerai reaguoja į suvirinimą lazeriu, ypač kai apdorojami bangos ilgio{1}}lazeriais:
Inžineriniai plastikai: tokias medžiagas kaip PP (polipropilenas), PC (polikarbonatas) ir ABS (akrilnitrilo butadieno stirenas) galima suvirinti naudojant artimojo -infraraudonųjų spindulių (NIR) arba CO₂ lazerius. Fokusuota lazerio energija tolygiai išlydo plastikinį paviršių ir sukuria tvirtus, hermetiškus sandariklius, idealiai tinkančius medicinos prietaisams, plataus vartojimo elektronikos korpusams ir automobilių vidaus dalims.
Keramika (su išankstiniu-apdorojimu): Pažangioji keramika (pvz., aliuminio oksidas, cirkonis) gali būti suvirinama lazeriu-pakeitus paviršių (pvz., padengus metalo sluoksniais, siekiant pagerinti sugertį) arba naudojant itin greitus lazerius, kurie sumažina šiluminį įtampą. Tai naudinga tiksliams elektronikos ir kosmoso komponentams.
Nors lazerinis suvirinimas yra universalus, jis susiduria su iššūkiais, susijusiais su medžiagomis, kurios prieštarauja pagrindiniams jo mechanizmams,{0}}pvz., didelis atspindėjimas, ypatingas trapumas ar žema lydymosi temperatūra. Štai kodėl šios medžiagos reikalauja atsargumo:
Labai atspindinčios medžiagos:
Grynas varis, grynas aliuminis ir kai kurie didelio{0}}grynumo lydiniai pasižymi itin dideliu lazerio atspindžiu (dažnai daugiau nei 80 % infraraudonųjų spindulių lazeriuose). Tai reiškia, kad dauguma lazerio energijos atsimuša nuo paviršiaus, o ne sugeria, o tai lemia neefektyvų tirpimą, nestabilius lankus ar net lazerinės sistemos optinių komponentų pažeidimus. Norint tai išspręsti, reikalingi specializuoti sprendimai: didelės-galios žaliųjų lazerių (532 nm bangos ilgis, geriau sugeriamas varis/aliuminis) arba išankstinis apdorojimas (pvz., paviršiaus šiurkštinimas), siekiant padidinti energijos sugertį.
Oksidacija{0}}Paslinkusios medžiagos:
Reaktyvūs metalai, tokie kaip aliuminis, magnis ir jų lydiniai, yra labai jautrūs oksidacijai, kai suvirinimo metu yra veikiami oro. Oksido sluoksnių (pvz., Al2O3 ant aliuminio) lydymosi temperatūra yra aukštesnė nei netauriųjų metalų, todėl atsiranda suvirinimo defektų, tokių kaip poringumas arba silpnos jungtys. Suvirinant šias medžiagas lazeriu, reikalinga apsauginė dujų aplinka (paprastai argonas arba helis), kuri išstumtų deguonį ir užtikrintų švarias, be oksidų{4}}suvirinimo siūles. Be tinkamo ekranavimo suvirinimo kokybė labai pablogėja.
Trapios medžiagos:
Stiklas, trapi keramika ir kai kurie mažo{0}}kietumo polimerai yra linkę įtrūkti suvirinant lazeriu. Greiti šildymo ir aušinimo ciklai sukuria intensyvų šiluminį įtempį, kuris viršija medžiagos atsparumą lūžiams. Pavyzdžiui, natrio-kalkių stiklas gali sudužti dėl netolygaus šiluminio plėtimosi, o trapioje keramikoje, pavyzdžiui, aliuminio okside, gali atsirasti mikroįtrūkimų. Sušvelninimo strategijos apima išankstinį -medžiagos pašildymą, mažos- galios naudojimą, lėtą nuskaitymo greitį arba po-suvirinimo siūlės atkaitinimo integravimą, kad sumažintumėte įtampą-, tačiau tai padidina sudėtingumą ir padidina išlaidas.
Žemo-lydymosi-taško arba lakios medžiagos:
Medžiagos, kurių lydymosi temperatūra žema (pvz., švinas, alavas, tam tikri minkšti plastikai, pvz., polietilenas) arba kurių lakumas yra didelis, susiduria su lazeriu suvirinant. Koncentruota lazerio energija gali sukelti pernelyg didelį tirpimą, medžiagos išgaravimą arba perdegimą, dėl ko gali atsirasti nevienodų suvirinimo siūlių arba struktūrinių pažeidimų. Pavyzdžiui, suvirinant plonus skardos lakštus gali atsirasti skylių, o ne vientisų jungčių, o mažai besilydantys plastikai gali sudegti arba deformuotis, o ne sudaryti tvirtus sukibimus. Šios medžiagos dažnai geriau tinka alternatyviems sujungimo būdams, tokiems kaip ultragarsinis suvirinimas arba klijai.
Apibendrinant galima pasakyti, kad lazerinis suvirinimas klesti naudojant metalus ir pasirinkti nemetalus, kurie subalansuoja energijos sugėrimą, terminį stabilumą ir kietumą. Sudėtingų medžiagų sėkmė priklauso nuo pritaikytos įrangos (pvz., bangos ilgio -specifinių lazerių), proceso koregavimo (pvz., apsauginių dujų, išankstinio apdorojimo) arba papildomų metodų, leidžiančių įveikti būdingus apribojimus.
------------
Ryderis
