I. Zasada spawania rdzenia: Konwersja energii i topienie materiału
Etap przewodzenia ciepła: Przy niskiej mocy lub krótkiej ekspozycji ciepło przelewa się przez materiał przez przewodzenie, powodując zmiękczenie powierzchni.
Etap topnienia: Wystarczająca ilość energii tworzy stopioną pulę poprzez topienie lokalnego materiału.
Etap odparowywania(W spawaniu dziurki od klucza): Gęstość o dużej mocy odparowuje materiał, tworząc „dziurkę od klucza”, która pozwala laserze głęboko przenikać, tworząc spoin o wysokim stosunku głębokości do szerokości.
Ii. Kluczowe elementy i ich funkcje
Generator laserowy: Wytwarza wysokoenergetyczne wiązki laserowe, determinując moc (np. 100 W-10 kW) i długość fali (np. 1064 nm dla laserów włókien, 10,6 μm dla laserów Co₂).
System optyczny: Obejmuje soczewki, lusterka i skanery Galvo, aby skupić się na pozycji/kształcie wiązki wiązki i kontroli, wpływając na dokładność i wydajność spawania.
System ruchu: Obejmuje silniki i przewodniki serwomechanizmu w celu przeniesienia obrabiania lub głowicy laserowej, umożliwiając kontrolę trajektorii (liniowe, krzywoliniowe, spawanie 3D).
System chłodzenia: Woda lub chłodzenie powietrza zapobiega przegrzaniu generatora laserowego i komponentów optycznych, zapewniając stabilne działanie.
System sterowania: Zintegrowane oprogramowanie (np. PLC, specjalistyczne oprogramowanie do spawania) ustawia parametry (moc, prędkość, częstotliwość impulsów) i monitoruje proces.
System gazu ekranowania: Dostarcza gazy obojętne (argon, azot) lub gazy reaktywne (CO₂) w celu ochrony stopionego basenu przed utlenianiem i poprawy jakości spoin.
Iii. Główne tryby i cechy spawania
Niska gęstość mocy (<10⁵ W/cm²) allows heat to transfer through conduction, forming a shallow, wide molten pool. Ideal for thin materials (<1 mm), it yields smooth welds with minimal deformation, suitable for electronics and precision parts.
High power density (>10⁵ W/cm²) odparowuje materiał, aby utworzyć „dziurkę od klucza”, pozwalając laserowi w penetracji głęboko. Otwór kluczy porusza się z laserem, a stopiony basen zestala się w głęboką spoinę. To pasuje do grubych materiałów (1–20 mm), takich jak ciała motoryzacyjne i komponenty lotnicze, z szybką prędkością i stosunkiem głębokości do szerokości do 10: 1.
Iv. Krytyczne parametry spawania
Moc laserowa: Określa wejście energii. Wyższa moc umożliwia głębszą penetrację grubych materiałów, podczas gdy niewystarczająca moc powoduje niepełne spoiny.
Prędkość spawania: Musi dopasować moc. Nadmierna prędkość prowadzi do niepełnej fuzji i zbyt wolna prędkość rozszerza strefę dotkniętą ciepłem i powoduje deformację.
Średnica punktowa: Wpływa na gęstość energii. Mniejsze plamy koncentrują energię do drobnego spawania.
Częstotliwość i szerokość pulsu(W przypadku laserów pulsacyjnych): Kontroluj wejście ciepła w celu zminimalizowania deformacji termicznej w cienkich lub wrażliwych na ciepło materiałach.
Odległość defocus: Odległość między powierzchnią lasera a powierzchnią przedmiotu obrabianego. Pozytywny defocus (Focus nad powierzchnią) odpowiada spawaniu powierzchni, podczas gdy negatywny defocus (ostrość wewnątrz materiału) jest przeznaczona na głęboką penetrację.
V. Zdolność do dostosowania materiału i zastosowania
Odpowiednie materiały:
Metale: stal nierdzewna, stal węglowa, stop aluminium, miedź, stop tytanowy, stop nikiel i materiały odmienne (np. Miedź-alumina).
Niemetale: niektóre tworzywa sztuczne i ceramika (ze specjalistycznym sprzętem).
Typowe zastosowania:
Produkcja: części motoryzacyjne (korpus, akumulator), elektronika (płytki obwodów, złącza), lotniczy (komponenty silnika).
Medyczne: precyzyjne spawanie cewników i wszczepialnych urządzeń.
Nowa energia: spawanie zakładek baterii litowej i modułów fotowoltaicznych.
Vi. Zalety i ograniczenia spawania laserowego
Zalety:
Stężona energia umożliwia szybkie spawanie i minimalne strefy dotknięte ciepłem, zmniejszając deformację.
Przetwarzanie bezkontaktowe pozwala uniknąć uszkodzeń mechanicznych obróbki, odpowiedniego dla trudno dostępnych obszarów.
Wysoka precyzja i konsekwentna jakość spoiny, idealna do masowej produkcji.
Szeroka zdolność adaptacyjna, w tym odmienne materiały.
Ograniczenia:
Wysokie koszty sprzętu początkowego, co czyni go mniej odpowiednim do produkcji małej partii.
Ścisłe wymagania dotyczące dopasowania do obrabiania i czystości powierzchni.
Złożone konserwacja systemów optycznych i generatorów laserowych.
-------------------
Ryder