Първо, основният принцип на машината за лазерно заваряване
В сърцето на машината за лазерно заваряване е силно концентриран енергиен лъч, генериран от източник на лазерна светлина, който обикновено се генерира от лазерен генератор и се фокусира в много малка област от сложна оптична система. Лазерните източници на светлина могат да бъдат от различни типове, като твърдотелни лазери (напр. Nd:YAG, фибровлакнести лазери), газови лазери (напр. CO₂ лазери) или полупроводникови лазери.
1. Преобразуване и предаване на лазерна енергия
Първо, машината за лазерно заваряване генерира лазер чрез възбуждаща среда (напр. ксенонова лампа, излъчваща светлина от Nd:YAG кристал, задвижван от високо напрежение, или легирано влакно от редкоземни елементи във влакнест лазер, възбуждано от светлинен източник на помпа ). Лазерният лъч преминава през серия от огледала и елементи за регулиране на оптичния път, за да се гарантира, че е колимиран и фокусиран, и накрая удря повърхността на съединението на материала, който ще бъде заварен, с много висока плътност на мощността.
2. Режим на заваряване с топлопроводимост и дълбоко проникване
Процесът на лазерно заваряване се разделя на два основни типа според енергийната плътност:
Заваряване с топлопроводимост: Когато плътността на мощността на лазера е ниска (около по-малко от 10^4 ~ 10^5 W/cm²), лазерната енергия се предава главно към вътрешността на материала чрез топлопроводимост, така че повърхността на материала се разтопява и се образува плитък разтопен басейн, след което се извършва заваряване. Този режим е подходящ за заваряване на тънки листови материали или прецизни части, скоростта на заваряване е относително ниска, но точността е висока.
Лазерно заваряване с дълбоко проникване: Когато плътността на мощността на лазера се увеличи до повече от 10^5 ~ 10^7 W/cm², лазерният лъч може бързо да загрее повърхността на материала до температурата на изпаряване, образувайки "ефект на дупка". Високотемпературното налягане на парите задвижва околния метал да тече, създавайки дълбока, тясна разтопена локва с форма на ключалка. Разтопеният метал тече обратно около ключалката, охлажда се и се втвърдява, за да образува здрава заварена връзка, която се характеризира с дълбоко проникване, висока скорост и голямо съотношение.
3. Контрол и оптимизация
В процеса на лазерно заваряване е от съществено значение да се контролира точно позицията на лазерния фокус, скоростта на заваряване, мощността на лазера и защитната атмосфера. Системите за мониторинг в реално време и енергийна обратна връзка осигуряват стабилен и надежден процес на заваряване с оптимално проникване, минимална зона на топлинно влияние и идеална морфология на заваръчния шев.