Как работает лазерный сварочный аппарат?
Лазер — это луч концентрированной световой энергии, генерируемый на определенной длине волны. В природе свет существует в спектре длин волн, от очень коротких (рентгеновские лучи и гамма-лучи) до очень длинных (радиоволны). Люди могут видеть только видимые или «белые» длины волн от около 430 до 690 нанометров (нм). Лазерный луч — это усиленная концентрация световой энергии на определенной длине волны. Это когерентный свет, который позволяет фокусироваться на узкой точке и узком луче на больших расстояниях. Слово лазер — это аббревиатура, которая обозначает усиление света путем стимулированного излучения.
Принцип работы лазерного сварочного аппарата
Лазерный луч создается внутри кристалла рубина. Кристалл рубина состоит из оксида алюминия с хромом, распределенным по всему объему. Который формируется примерно 1/2000 кристалла, это меньше, чем натуральный рубин. Зеркала с серебряным покрытием установлены внутри с обеих сторон кристалла. Одна сторона зеркала имеет крошечное отверстие, луч выходит через это отверстие.
Вокруг кристалла рубина размещена импульсная трубка, заполненная инертным газом ксеноном. Вспышка специально разработана таким образом, что частота вспышек составляет около тысяч вспышек в секунду.
Электрическая энергия преобразуется в световую энергию, это происходит с помощью импульсной лампы.
Конденсатор предназначен для хранения электрической энергии и подачи высокого напряжения на импульсную лампу для ее надлежащего функционирования.
Электрическая энергия, вырабатываемая конденсатором и ксеноном, преобразуется в белую вспышку света с частотой 1/1000 в секунду.
Атомы хрома кристаллов рубина возбуждаются и накачиваются до высокой энергии. Из-за выработки тепла часть этой энергии теряется. Но часть световой энергии отражается от зеркала к зеркалу, и снова атомы хрома возбуждаются до потери своей дополнительной энергии одновременно, чтобы сформировать узкий луч когерентного света. Он выходит через крошечное отверстие на одном конце зеркала кристалла.
Этот узкий луч фокусируется оптической фокусирующей линзой, создавая на заготовке небольшой интенсивный лазерный луч.
Лазерные лучи изменяются при взаимодействии с материалом
Поглощение лазерной энергии материалом зависит от ряда факторов, таких как длина волны, толщина материала, кристаллическая структура, добавки к материалу, молекулярная структура и т. д. Процесс использует преимущества этих свойств материала и лазера для создания связи между двумя пластиковыми материалами — одним, который передает лазерную энергию, и другим, который ее поглощает.
Когда лазерный луч сталкивается с любым материалом, например, пластиком, он будет либо передан, либо отражен, либо поглощен в зависимости от длины волны и состава материала, с которым он сталкивается. Большинство материалов демонстрируют некоторую степень всех 3 эффектов, но в разных пропорциях. Материал может быть оптически прозрачным для света в видимом спектре и очень поглощающим для инфракрасного лазера или быть непрозрачным для наших глаз, но прозрачным для инфракрасного лазера.
Механика лазерной сварки
Лазерная сварка — это процесс, при котором происходит соединение материалов под действием тепла, получаемого при воздействии концентрированного когерентного светового луча на соединяемые поверхности.
Это достигается посредством следующих этапов:
1. Взаимодействие лазерного луча с материалом заготовки.
2. Теплопроводность и повышение температуры.
3. Плавление, испарение и соединение: При использовании лазерного луча для сварки электромагнитное излучение воздействует на поверхность основного металла с такой концентрацией энергии, что температура поверхности повышается до температуры плавления пара и образуются расплавы металла, находящегося под ним.
