Đầu tiên, nguyên lý cơ bản của máy hàn laser
Trung tâm của máy hàn laser là chùm năng lượng tập trung cao độ được tạo ra bởi nguồn sáng laser, thường được tạo ra bởi máy phát laser và tập trung vào một khu vực rất nhỏ bằng hệ thống quang học phức tạp. Nguồn ánh sáng laser có thể có nhiều loại khác nhau, chẳng hạn như laser trạng thái rắn (ví dụ: Nd:YAG, laser sợi quang), laser khí (ví dụ: laser CO₂) hoặc laser bán dẫn.
1. Chuyển đổi và truyền năng lượng laser
Đầu tiên, máy hàn laser tạo ra tia laser thông qua môi trường kích thích (ví dụ: đèn xenon phát ra ánh sáng từ tinh thể Nd: YAG được điều khiển bởi điện áp cao hoặc sợi nguyên tố đất hiếm pha tạp trong tia laser sợi được kích thích bởi nguồn sáng bơm ). Chùm tia laser đi qua một loạt gương và các bộ phận điều chỉnh đường quang để đảm bảo rằng nó được chuẩn trực và tập trung, cuối cùng chạm vào bề mặt khớp của vật liệu cần hàn với điểm mật độ năng lượng rất cao.
2. Chế độ hàn dẫn nhiệt và hàn xuyên sâu
Quá trình hàn laser được chia thành hai loại cơ bản theo mật độ năng lượng:
Hàn dẫn nhiệt: Khi mật độ năng lượng laser thấp (khoảng dưới 10^4 ~ 10^5 W/cm2), năng lượng laser chủ yếu được truyền vào bên trong vật liệu thông qua dẫn nhiệt, do đó bề mặt vật liệu tan chảy và một vũng nóng chảy nông được hình thành, sau đó quá trình hàn được thực hiện. Chế độ này phù hợp cho việc hàn các vật liệu tấm mỏng hoặc các bộ phận có độ chính xác cao, tốc độ hàn tương đối chậm nhưng độ chính xác cao.
Hàn xuyên sâu bằng laser: Khi mật độ năng lượng laser tăng lên hơn 10^5 ~ 10^7 W/cm2, chùm tia laser có thể nhanh chóng làm nóng bề mặt vật liệu đến nhiệt độ hóa hơi, tạo thành "hiệu ứng lỗ". Áp suất hơi ở nhiệt độ cao đẩy kim loại xung quanh chảy ra, tạo ra một bể nóng chảy hình lỗ khóa sâu, hẹp. Kim loại nóng chảy chảy ngược lại xung quanh lỗ khóa, nguội đi và đông đặc lại để tạo thành mối hàn chắc chắn, đặc trưng bởi khả năng xuyên sâu, tốc độ cao và tỷ lệ khung hình lớn.
3. Kiểm soát và tối ưu hóa
Trong quy trình hàn laser, điều cần thiết là phải kiểm soát chính xác vị trí của tiêu điểm laser, tốc độ hàn, công suất laser và môi trường bảo vệ. Hệ thống giám sát thời gian thực và phản hồi năng lượng đảm bảo quá trình hàn ổn định và đáng tin cậy với độ xuyên thấu tối ưu, vùng ảnh hưởng nhiệt tối thiểu và hình thái đường hàn lý tưởng.