Po prvé, základný princíp laserového zváracieho stroja
Srdcom laserového zváracieho stroja je vysoko koncentrovaný energetický lúč generovaný zdrojom laserového svetla, ktorý je typicky generovaný laserovým generátorom a zaostrený do veľmi malej oblasti pomocou sofistikovaného optického systému. Zdroje laserového svetla môžu byť rôznych typov, ako sú pevnolátkové lasery (napr. Nd:YAG, vláknové lasery), plynové lasery (napr. CO₂ lasery) alebo polovodičové lasery.
1. Premena a prenos energie lasera
Po prvé, laserový zvárací stroj generuje laser prostredníctvom excitačného média (napr. xenónová lampa vyžarujúca svetlo z kryštálu Nd:YAG poháňaného vysokým napätím alebo vlákno dopovaného prvku vzácnych zemín vo vláknovom laseri excitovanom svetelným zdrojom pumpy ). Laserový lúč prechádza cez sériu zrkadiel a prvkov na nastavenie optickej dráhy, aby sa zabezpečilo, že je kolimovaný a zaostrený, a nakoniec zasiahne povrch spoja materiálu, ktorý sa má zvárať, bodom s veľmi vysokou hustotou výkonu.
2. Tepelné vedenie a režim zvárania s hlbokým prienikom
Proces laserového zvárania sa podľa hustoty energie delí na dva základné typy:
Zváranie tepelným vedením: Keď je hustota výkonu lasera nízka (asi menej ako 10^4 ~ 10^5 W/cm²), laserová energia sa prenáša hlavne do vnútra materiálu vedením tepla, takže povrch materiálu sa roztaví a vytvorí sa plytký roztavený kúpeľ a potom sa uskutoční zváranie. Tento režim je vhodný na zváranie tenkých plechových materiálov alebo presných dielov, rýchlosť zvárania je relatívne nízka, ale presnosť je vysoká.
Laserové zváranie hlbokou penetráciou: Keď sa hustota výkonu lasera zvýši na viac ako 10^5 ~ 10^7 W/cm², laserový lúč môže rýchlo zahriať povrch materiálu na teplotu odparovania, čím sa vytvorí „efekt diery“. Vysokoteplotný tlak pár poháňa okolitý kov k prúdeniu a vytvára hlboký, úzky roztavený bazén v tvare kľúčovej dierky. Roztavený kov steká späť okolo kľúčovej dierky, ochladzuje sa a tuhne a vytvára pevný zvarový spoj, ktorý sa vyznačuje hlbokým prienikom, vysokou rýchlosťou a veľkým pomerom strán.
3. Kontrola a optimalizácia
V procese laserového zvárania je nevyhnutné presne kontrolovať polohu laserového ohniska, rýchlosť zvárania, výkon lasera a ochrannú atmosféru. Monitorovanie v reálnom čase a systémy spätnej väzby energie zaisťujú stabilný a spoľahlivý zvárací proces s optimálnou penetráciou, minimálnou tepelne ovplyvnenou zónou a ideálnou morfológiou zvarového švu.