Принцип действия лазерной сварки

Слово «лазер» является аббревиатурой от Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation. Лазерная сварка - это процесс сварки, который использует лазерный луч, чтобы расплавить материал. Принцип действия лазерной сварки заключается в формировании лазерного луча, которое происходит в генераторе, после чего он проходит через систему фокусирования и попадает на свариваемое изделие. Проникнув в материал, луч нагревает его и расплавляет.

Существует два типа Nd:YAG лазерного сварочного оборудования. Первая категория работает на непрерывном CW лазерном луче, вторая – на импульсном. Как следует из названия CW луч работает непрерывно, в то время как импульсные лазеры создают сварные швы с помощью отдельных импульсов. Импульсный лазер использует высокую пиковую мощность для создания сварного шва, а CW лазер использует среднюю мощность. Это позволяет импульсному лазеру использовать меньше энергии, чтобы создать сварной шов с меньшей околошовной зоной. Таким образом, импульсный лазер создает точечную сварку с непревзойденной производительностью.

Принцип лазерной генерации

Генерация лазерного луча, по существу, представляет собой трехэтапный процесс, который происходит практически мгновенно.

  1. Источником обеспечения энергии являются электроны, удерживаемые в атомах и временно поднятые на высокоэнергетический уровень. Электроны, удерживаемые в этом возбужденном состоянии, не могут оставаться там бесконечно долго, и опускаются вниз на более низкий энергетический уровень. В этом процессе электрон теряет избыток энергии, получаемой от энергии «подкачки», испуская фотон. Это называется спонтанным излучением, а фотоны, полученные этим методом, являются источником для лазерной генерации.
  2. Фотоны, испускаемые источником спонтанного излучения, в конечном счете, ударяют по другим электронам, находящимся в более высоком энергетическом состоянии. «В конечном счете» - это очень короткое время из-за скорости света и плотности возбужденных атомов. Входящий фотон «выбивает» электрон из возбужденного состояния на более низкий энергетический уровень, создавая еще один фотон. Эти два фотона когерентны, то есть они находятся в фазе с одной и той же длиной волны и движутся в одном направлении. Это называется индуцированное излучение.
  3. Фотоны излучаются во всех направлениях, однако некоторые «путешествуют» по лазерной среде и натыкаются на зеркала резонатора, которые отражают их обратно через среду. Зеркала резонатора определяют преимущественное направление усиления вынужденного излучения, фокусируя луч.

После того как лазерный луч прошел через металл, материал разрушается, образуя сварной шов. Таким методом можно производить одиночные швы с меньшими затратами по сравнению с такими традиционными методами сварки, как контактная сварка.