Po pierwsze, podstawowa zasada spawarki laserowej
Sercem spawarki laserowej jest wysoce skoncentrowana wiązka energii generowana przez laserowe źródło światła, które jest zwykle generowane przez generator laserowy i skupiane na bardzo małym obszarze za pomocą wyrafinowanego układu optycznego. Laserowe źródła światła mogą być różnych typów, np. lasery na ciele stałym (np. Nd:YAG, lasery światłowodowe), lasery gazowe (np. lasery CO₂) lub lasery półprzewodnikowe.
1. Konwersja i transmisja energii lasera
Po pierwsze, spawarka laserowa generuje laser za pomocą ośrodka wzbudzającego (np. lampy ksenonowej emitującej światło z kryształu Nd:YAG napędzanego wysokim napięciem lub domieszkowanego włókna pierwiastków ziem rzadkich w laserze światłowodowym wzbudzanym przez pompujące źródło światła). ). Wiązka lasera przechodzi przez szereg zwierciadeł i elementów regulacji ścieżki optycznej, aby zapewnić jej kolimację i skupienie, by ostatecznie trafić na powierzchnię złącza spawanego materiału z punktem o bardzo dużej gęstości mocy.
2. Tryb przewodzenia ciepła i spawania z głęboką penetracją
Proces spawania laserowego dzieli się na dwa podstawowe typy ze względu na gęstość energii:
Spawanie z przewodnictwem cieplnym: Gdy gęstość mocy lasera jest niska (około mniej niż 10^4 ~ 10^5 W/cm²), energia lasera jest przenoszona głównie do wnętrza materiału poprzez przewodzenie ciepła, dzięki czemu powierzchnia materiału zostaje stopiony i tworzy się płytkie jeziorko stopionego materiału, po czym następuje spawanie. Ten tryb nadaje się do spawania cienkich blach lub części precyzyjnych, prędkość spawania jest stosunkowo mała, ale dokładność jest wysoka.
Spawanie laserowe z głęboką penetracją: Gdy gęstość mocy lasera wzrasta do ponad 10^5 ~ 10^7 W/cm², wiązka lasera może szybko nagrzać powierzchnię materiału do temperatury parowania, tworząc „efekt dziury”. Ciśnienie pary w wysokiej temperaturze powoduje przepływ otaczającego metalu, tworząc głębokie, wąskie jeziorko stopionego w kształcie dziurki od klucza. Roztopiony metal opływa z powrotem wokół dziurki od klucza, ochładza się i krzepnie, tworząc mocne złącze spawane, które charakteryzuje się głębokim wtopieniem, dużą prędkością i dużym wydłużeniem.
3. Kontrola i optymalizacja
W procesie spawania laserowego istotna jest precyzyjna kontrola położenia ogniska lasera, prędkości spawania, mocy lasera oraz atmosfery ochronnej. Systemy monitorowania w czasie rzeczywistym i systemy sprzężenia zwrotnego energii zapewniają stabilny i niezawodny proces spawania z optymalną penetracją, minimalną strefą wpływu ciepła i idealną morfologią spoiny.