Először is, a lézeres hegesztőgép alapelve
A lézeres hegesztőgép középpontjában egy lézerfényforrás által generált, nagymértékben koncentrált energiasugár áll, amelyet jellemzően lézergenerátor állít elő, és egy kifinomult optikai rendszer egy nagyon kis területre fókuszál. A lézeres fényforrások különböző típusúak lehetnek, például szilárdtestlézerek (pl. Nd:YAG, szálas lézerek), gázlézerek (pl. CO₂ lézerek) vagy félvezető lézerek.
1. Lézeres energiaátalakítás és átvitel
Először is, a lézerhegesztőgép a lézert gerjesztő közegen keresztül állítja elő (pl. xenonlámpa, amely nagyfeszültségű Nd:YAG kristályból bocsát ki fényt, vagy adalékolt ritkaföldfém szál szálas lézerben, amelyet pumpás fényforrással gerjeszt ). A lézersugár egy sor tükrön és optikai útbeállító elemen halad át, így biztosítva a kollimálást és a fókuszálást, végül pedig egy nagyon nagy teljesítménysűrűségű folttal találja el a hegesztendő anyag csatlakozási felületét.
2. Hővezetési és mély behatolású hegesztési mód
A lézeres hegesztési folyamat két alapvető típusra oszlik az energiasűrűség szerint:
Hővezetéses hegesztés: Ha a lézer teljesítménysűrűsége alacsony (körülbelül kevesebb, mint 10^4 ~ 10^5 W/cm²), a lézerenergia főként az anyag belsejébe jut át hővezetésen keresztül, így az anyag felülete megolvad és sekély olvadékmedence képződik, majd hegesztés valósul meg. Ez az üzemmód vékony lemezanyagok vagy precíziós alkatrészek hegesztésére alkalmas, a hegesztési sebesség viszonylag lassú, de a pontosság nagy.
Lézeres mély behatolású hegesztés: Ha a lézer teljesítménysűrűsége több mint 10^5 ~ 10^7 W/cm², a lézersugár gyorsan felmelegíti az anyag felületét a párolgási hőmérsékletre, "lyukhatást" hozva létre. A magas hőmérsékletű gőznyomás áramlásra készteti a környező fémet, mély, keskeny, kulcslyuk alakú olvadékmedencét hozva létre. Az olvadt fém visszafolyik a kulcslyuk körül, lehűl és megszilárdul, és erős hegesztett kötést alkot, amelyet mély behatolás, nagy sebesség és nagy oldalarány jellemez.
3. Vezérlés és optimalizálás
A lézeres hegesztési folyamat során elengedhetetlen a lézerfókusz helyzetének, a hegesztési sebességnek, a lézerteljesítménynek és a védőatmoszférának pontos szabályozása. A valós idejű felügyeleti és energia-visszacsatoló rendszerek stabil és megbízható hegesztési folyamatot biztosítanak optimális behatolással, minimális hőhatású zónával és ideális varratmorfológiával.