Во-первых, основной принцип работы лазерного сварочного аппарата.
В основе аппарата лазерной сварки лежит высококонцентрированный энергетический луч, генерируемый источником лазерного света, который обычно генерируется лазерным генератором и фокусируется на очень небольшой площади с помощью сложной оптической системы. Источники лазерного света могут быть разных типов, например твердотельные лазеры (например, Nd:YAG, волоконные лазеры), газовые лазеры (например, CO₂-лазеры) или полупроводниковые лазеры.
1. Преобразование и передача лазерной энергии.
Сначала аппарат лазерной сварки генерирует лазер через среду возбуждения (например, ксеноновую лампу, излучающую свет от кристалла Nd:YAG, возбуждаемого высоким напряжением, или волокно, легированное редкоземельным элементом, в волоконном лазере, возбуждаемом источником света накачки). ). Лазерный луч проходит через ряд зеркал и элементов регулировки оптического пути, чтобы обеспечить его коллимацию и фокусировку, и, наконец, попадает на поверхность соединения свариваемого материала пятном с очень высокой плотностью мощности.
2. Режим теплопроводности и сварки с глубоким проплавлением.
В зависимости от плотности энергии процесс лазерной сварки делится на два основных типа:
Сварка с теплопроводностью: когда плотность мощности лазера низкая (около менее 10^4 ~ 10^5 Вт/см²), энергия лазера в основном передается внутрь материала посредством теплопроводности, так что поверхность материала расплавляется и образуется неглубокая сварочная ванна, после чего осуществляется сварка. Этот режим подходит для сварки тонколистовых материалов или прецизионных деталей, скорость сварки относительно низкая, но точность высокая.
Лазерная сварка с глубоким проплавлением: когда плотность мощности лазера увеличивается до более чем 10^5 ~ 10^7 Вт/см², лазерный луч может быстро нагревать поверхность материала до температуры испарения, образуя «эффект дыры». Высокотемпературное давление пара заставляет окружающий металл течь, создавая глубокую, узкую ванну расплава в форме замочной скважины. Расплавленный металл течет обратно вокруг замочной скважины, охлаждается и затвердевает, образуя прочное сварное соединение, которое характеризуется глубоким проплавлением, высокой скоростью и большим удлинением.
3. Контроль и оптимизация
В процессе лазерной сварки важно точно контролировать положение фокуса лазера, скорость сварки, мощность лазера и защитную атмосферу. Системы мониторинга в реальном времени и обратной связи по энергии обеспечивают стабильный и надежный процесс сварки с оптимальным проплавлением, минимальной зоной термического влияния и идеальной морфологией сварного шва.