По-перше, основний принцип лазерного зварювального апарату
В основі лазерного зварювального апарату лежить висококонцентрований енергетичний промінь, що генерується лазерним джерелом світла, яке зазвичай генерується лазерним генератором і фокусується на дуже малій ділянці за допомогою складної оптичної системи. Лазерні джерела світла можуть бути різних типів, наприклад, твердотільні лазери (наприклад, Nd:YAG, волоконні лазери), газові лазери (наприклад, CO₂-лазери) або напівпровідникові лазери.
1. Лазерне перетворення та передача енергії
По-перше, лазерний зварювальний апарат генерує лазер через середовище збудження (наприклад, ксенонову лампу, що випромінює світло від кристала Nd:YAG, що керується високою напругою, або волокна з легованого рідкоземельного елемента у волоконному лазері, яке збуджується джерелом світла накачки. ). Лазерний промінь проходить через серію дзеркал і елементів регулювання оптичного шляху, щоб забезпечити його колімацію та фокусування, і, нарешті, потрапляє на поверхню з’єднання матеріалу, що зварюється, точкою дуже високої щільності потужності.
2. Режим зварювання теплопровідності та глибокого проплавлення
Процес лазерного зварювання поділяється на два основних види за щільністю енергії:
Теплопровідне зварювання: коли щільність потужності лазера низька (приблизно менше 10^4 ~ 10^5 Вт/см²), лазерна енергія в основному передається всередину матеріалу через теплопровідність, так що поверхня матеріалу розплавляється і утворюється неглибока ванна розплаву, а потім здійснюється зварювання. Цей режим підходить для зварювання тонких листових матеріалів або прецизійних деталей, швидкість зварювання відносно низька, але точність висока.
Лазерне зварювання глибоким проплавленням: коли щільність потужності лазера зростає до понад 10^5 ~ 10^7 Вт/см², лазерний промінь може швидко нагріти поверхню матеріалу до температури випаровування, утворюючи «ефект дірки». Високотемпературний тиск пари змушує навколишній метал текти, створюючи глибоку, вузьку розплавлену лужу у формі замкової щілини. Розплавлений метал повертається навколо замкової щілини, охолоджується і твердне, утворюючи міцне зварне з'єднання, яке характеризується глибоким проваром, високою швидкістю і великим співвідношенням сторін.
3. Контроль і оптимізація
У процесі лазерного зварювання важливо точно контролювати положення лазерного фокусу, швидкість зварювання, потужність лазера та захисну атмосферу. Системи моніторингу в реальному часі та системи зворотного зв’язку по енергії забезпечують стабільний і надійний процес зварювання з оптимальним проваром, мінімальною зоною теплового впливу та ідеальною морфологією зварного шва.