Prvič, osnovno načelo laserskega varilnega stroja
Srce laserskega varilnega stroja je visoko koncentriran energijski žarek, ki ga ustvari laserski svetlobni vir, ki ga običajno ustvari laserski generator in izostri v zelo majhno območje s sofisticiranim optičnim sistemom. Viri laserske svetlobe so lahko različnih vrst, kot so polprevodniški laserji (npr. Nd:YAG, laserji z vlakni), plinski laserji (npr. CO₂ laserji) ali polprevodniški laserji.
1. Laserska pretvorba in prenos energije
Najprej laserski varilni stroj generira laser skozi vzbujevalni medij (npr. ksenonsko svetilko, ki oddaja svetlobo iz kristala Nd:YAG, ki ga poganja visoka napetost, ali dopirano vlakno redkih zemeljskih elementov v vlaknenem laserju, ki ga vzbuja svetlobni vir črpalke ). Laserski žarek prehaja skozi vrsto ogledal in elementov za nastavitev optične poti, da zagotovi, da je kolimiran in fokusiran, ter končno zadene spojno površino materiala, ki ga je treba variti, s točko zelo visoke gostote moči.
2. Toplotna prevodnost in način varjenja z globokim prebojem
Postopek laserskega varjenja je glede na energijsko gostoto razdeljen na dve osnovni vrsti:
Varjenje s toplotno prevodnostjo: Ko je gostota moči laserja nizka (približno manj kot 10^4 ~ 10^5 W/cm²), se laserska energija v glavnem prenaša v notranjost materiala s toplotno prevodnostjo, tako da površina materiala se stopi in nastane plitek staljeni bazen, nato pa se izvede varjenje. Ta način je primeren za varjenje tankih pločevin ali natančnih delov, hitrost varjenja je razmeroma počasna, vendar je natančnost visoka.
Lasersko varjenje z globokim prebojem: Ko se gostota moči laserja poveča na več kot 10^5 ~ 10^7 W/cm², lahko laserski žarek hitro segreje površino materiala na temperaturo uparjanja, kar povzroči "učinek luknje". Visokotemperaturni parni tlak poganja okoliško kovino, da teče, kar ustvarja globok, ozek staljeni bazen v obliki ključavnice. Staljena kovina teče nazaj okoli ključavnice, se ohladi in strdi, da tvori močan zvarni spoj, za katerega je značilna globoka penetracija, visoka hitrost in veliko razmerje stranic.
3. Nadzor in optimizacija
Pri laserskem varjenju je bistvenega pomena natančen nadzor položaja laserskega žarišča, hitrosti varjenja, moči laserja in zaščitne atmosfere. Sistemi za spremljanje v realnem času in povratne informacije o energiji zagotavljajo stabilen in zanesljiv varilni proces z optimalno penetracijo, minimalno toplotno prizadeto cono in idealno morfologijo zvara.