În primul rând, principiul de bază al mașinii de sudură cu laser
În centrul unei mașini de sudat cu laser se află un fascicul de energie foarte concentrat generat de o sursă de lumină laser, care este de obicei generat de un generator laser și focalizat într-o zonă foarte mică de un sistem optic sofisticat. Sursele de lumină cu laser pot fi de diferite tipuri, cum ar fi lasere cu stare solidă (de exemplu, Nd:YAG, lasere cu fibră), lasere cu gaz (de exemplu, lasere CO₂) sau lasere cu semiconductor.
1. Conversia și transmiterea energiei laser
În primul rând, aparatul de sudură cu laser generează laserul printr-un mediu de excitație (de exemplu, o lampă cu xenon care emite lumină dintr-un cristal Nd:YAG condus de o tensiune înaltă sau o fibră dopată cu element de pământ rar într-un laser cu fibră excitat de o sursă de lumină cu pompă ). Raza laser trece printr-o serie de oglinzi și elemente optice de reglare a traseului pentru a se asigura că este colimată și focalizată și, în cele din urmă, lovește suprafața de îmbinare a materialului de sudat cu un punct de densitate de putere foarte mare.
2. Conducție termică și mod de sudare cu penetrare adâncă
Procesul de sudare cu laser este împărțit în două tipuri de bază în funcție de densitatea de energie:
Sudarea prin conducție termică: Când densitatea de putere a laserului este scăzută (aproximativ mai mică de 10^4 ~ 10^5 W/cm²), energia laserului este transmisă în principal în interiorul materialului prin conducție termică, astfel încât suprafața materialului se topește și se formează un bazin topit de mică adâncime, iar apoi se realizează sudarea. Acest mod este potrivit pentru sudarea materialelor din tablă subțire sau a pieselor de precizie, viteza de sudare este relativ lentă, dar precizia este mare.
Sudare cu penetrare adâncă cu laser: Când densitatea puterii laserului crește la mai mult de 10^5 ~ 10^7 W/cm², fasciculul laser poate încălzi rapid suprafața materialului la temperatura de vaporizare, formând un „efect de gaură”. Presiunea de vapori la temperatură înaltă conduce metalul din jur să curgă, creând un bazin topit adânc, îngust, în formă de gaură de cheie. Metalul topit curge înapoi în jurul găurii cheii, se răcește și se solidifică pentru a forma o îmbinare sudată puternică, care se caracterizează prin penetrare adâncă, viteză mare și raport de aspect mare.
3. Control și optimizare
În procesul de sudare cu laser, este esențial să se controleze cu precizie poziția focalizării laser, viteza de sudare, puterea laserului și atmosfera de protecție. Sistemele de monitorizare în timp real și feedback al energiei asigură un proces de sudare stabil și fiabil, cu penetrare optimă, zonă minimă afectată de căldură și morfologie ideală a cordonului de sudură.