Techniki spawania laserowego

W zależności od gęstości mocy w punkcie skupienia promieniowania laserowego można wykonać różne typy spawów. W przypadku niskich wartości tego parametru, typowo około 0,5 MW/cm², ciepło wnika w głąb materiału przez przewodzenie, co pozwala uzyskać płytkie i płaskie spoiny. Zazwyczaj w tym trybie spawa się wówczas, gdy ważna jest estetyka spawu (rys. 2a).

Przy gęstościach mocy na poziomie 1 MW/cm² następuje głębsza penetracja w głąb materiału. Wynika to z faktu tworzenia się w nim tunelu wypełnionego odparowanym metalem, który toruje drogę promieniowaniu, dzięki temu łatwiej przenikającemu materiał. Głębokość tej ścieżki zależy od gęstości mocy oraz czasu naświetlania. Typowo parametry te są dobierane tak, żeby doszło do powstania tunelu, ale by nie uległ on rozszerzeniu. W konsekwencji spawy są dość płytkie – zwykle stosunek ich głębokości do szerokości oscyluje wokół wartości 1. W tym trybie spawa się, prawie wyłącznie używając impulsowych laserów Nd:YAG albo laserów światłowodowych (rys. 2b).

W przypadku zwiększenia gęstości mocy powyżej 1,5 MW/cm², głębokość penetracji znacznie rośnie, a jednocześnie rozchodzenie się ciepła w materiale jest zminimalizowane. Dzięki temu strefa jego nagrzania jest ograniczona, co znacznie zmniejsza stopień jego zniszczenia. W ten sposób wykonywane mogą być wąskie i jednocześnie głębokie spawy, w przypadku których stosunek głębokości do szerokości typowo przekracza 1,5 (rys. 2c).

Z jakiego materiału wykonuje się końcówki elementów roboczych zgrzewarek FSW?

Odpowiedź na tytułowe pytanie to PCBN (Polycrystalline Cubic Boron Nitride). O wyborze tego materiału decydują takie jego cechy, jak: wysoka stabilność termiczna, duża twardość i wytrzymałość w wysokich temperaturach. Ponadto PCBN wyróżnia niski współczynnik tarcia, który minimalizuje przyczepność materiału do powierzchni narzędzia podczas zgrzewania oraz pozwala na używanie napędu maszyny o mniejszej mocy. Oprócz tego dzięki dużej przewodności cieplnej tego materiału gradienty temperatury wewnątrz końcówki oraz gradienty temperatury i naprężenia szczątkowe w spawanym metalu są mniejsze.