Vad är kärnprincipen för lasersvetsning?

Precautions for Laser Welding Machine When Processing Aluminum Metal

Kärnprincipen för lasersvetsning är en teknik som använder en laserstråle med hög-energi-densitet fokuserad på materialytan, vilket gör att materialet snabbt smälter och bildar en smält pool, som stelnar vid kylning för att uppnå bindning på atomär-nivå. De viktigaste mekanismerna är följande:

1. Energiomvandling och materialsmältning

Efter att ha fokuserats av ett optiskt system uppnår laserstrålen (t.ex. fiberlaser, YAG-laser) en effekttäthet på 104~107W/cm2. När lasern bestrålar materialet absorberas fotonenergi av ytan och omvandlas till termisk energi, vilket snabbt höjer den lokala temperaturen över materialets smältpunkt (eller till och med kokpunkten) för att bilda en flytande smältpool.

2. Kärnskillnader mellan två svetslägen

Baserat på effekttäthet och termisk interaktion kategoriseras lasersvetsning i två typiska lägen:

Ledningssvetsning(effekttäthet 104-106 W/cm2):
Laserenergi diffunderar in i materialet genom värmeledning, vilket resulterar i ytlig penetration och ett stort förhållande mellan bredd och djup hos svetsen (lämplig för tunna plåtar).

Djup penetrationssvetsning(effekttäthet större än eller lika med 3,5×106W/cm2):
Hög energi förångar omedelbart materialet, vilket skapar en "nyckelhåls"-effekt-ångtryck stöter bort flytande metall, vilket gör att laserstrålen kan tränga djupt in i materialet. Detta ökar avsevärt penetrationen (lämplig för tjocka plattor), med ett litet förhållande mellan bredd-till-djup (upp till 1:10 eller mer).

3. Viktiga påverkande faktorer

Effekttäthet: Bestämmer svetsläget (ledning eller djup penetration) och penetrationsdjup, som fungerar som kärnparametern.

Materialegenskaper: Såsom reflektivitet (aluminium reflekterar ~80 % av 1070nm laserljus, vilket kräver högre effektkompensation) och värmeledningsförmåga (aluminiums höga ledningsförmåga kräver koncentrerad energi).

Kylhastighet: Snabb stelning av den smälta poolen bildar en tät svets, men höga kylningshastigheter kan orsaka sprickor i spröda material.

Slutsats

Kärnan i lasersvetsning är en "lokal smältnings-solidifieringsprocess inducerad av en laserstråle med hög-energi-densitet." Genom att kontrollera parametrar som effekttäthet och fokuseringsläge möjliggör den effektiv svetsning från tunna plåtar till tjocka plåtar och från precisionskomponenter till stora strukturer.

--------------

Ryder