2. Spawanie laserowe
2.1 Podstawy spawania laserowego
2.1.1 Laser jako źródło ciepła
Spawanie laserowe wymaga by spawany materiał został podgrzany do temperatury topnienia. Aby podnieść temperaturę materiału laser musi zostać zaobsorbowany. Laser jest skupiany na materiał podobnie jak swiatło słoneczne przez szkło powiekszające, tylko że gęstość lasera jest znacznie większa.
Wraz ze wzrotem temperatury materiału wzrasta również jego absorbcja lasera, co tworzy swego rodzaju efekt „kuli śnieżnej”, w wyniku którego metal jest momentalnie podgrzewany, co prowadzi do stopienia i powstania spawu.
2.2 Rodzaje spawania laserowego
Spawanie laserowe jest wysokoenergetycznym procesem co umożliwia maksymalizację przetopu przy jednoczesnej minimalizacji strefy wpływu ciepła. Wynikiem tego są nietypowe możliwości spawalnicze, dzielimy spawy na trzy główne grupy, które zależą od gęstości energii oraz wielkości punktu skupienia lasera: spawanie kondukcyjne, spawanie przejściowe(kondukcyjne/penetracyjne) oraz spawanie penetracyjne
- Spawanie kondukcyje – odbywa się przy niskiej gęstości energii, zazwyczaj około 0.4 – 0.6 MW/cm^2, tworzy płytki i szeroki spaw. Ciepło wymagane do utworzenia tego spawu odbywa się przez kondukcję z powierchnią. Zastosowania to estetyczne spawy lub chociażby spawanie baterii.
- Spaw przejściowy (kondukcyjne/penetracyjny) – odbywa się przy średniej gętości energii w okolicach 1 MW/cm^2, tworzy głębszy spaw,
- Spawanie penetracyjne – odbywa się przy wysokiej gętości energii w okolicach 1.4 – 1.6 MW/cm^2, tworzy głęboki i wąski spaw,
2.2.1 Proces spawania laserowego
-
Generowanie lasera: Proces rozpoczyna się od wygenerowania wiązki lasera o wysokiej energii, zwykle przy użyciu laserów półprzewodnikowych, światłowodowych lub CO2. Wybór rodzaju lasera zależy od konkretnego zastosowania i spawanych materiałów.
-
Koncentrowanie wiązki: Wiązka lasera jest następnie skupiana przez szereg luster i soczewek, aby uzyskać wysoce skoncentrowany i precyzyjny rozmiar plamki na przedmiocie obrabianym.
-
Interakcja materiałów: Skoncentrowana wiązka lasera jest kierowana na łączone powierzchnie metalowe. Gdy intensywna energia świetlna oddziałuje z metalem, szybko go nagrzewa, powodując stopienie materiału i utworzenie kałuży stopionego metalu.
-
Fuzja: Jeziora stopionego metalu po obu stronach złącza łączą się, umożliwiając stopienie materiału. Fuzję tę często wspomaga dodatek materiału wypełniającego, który można dodawać ręcznie lub za pomocą systemów zautomatyzowanych.
-
Zestalanie: Po osiągnięciu żądanej głębokości spoiny laser zostaje wyłączony, a roztopiony metal ochładza się i krzepnie. Tworzy to mocne i trwałe połączenie spawane.
Wniąski:
Laser to niezwykła technologia, która odmieniła różne gałęzie przemysłu, zapewniając niezrównaną precyzję, szybkość i wydajność spawania. Jego zdolność do tworzenia mocnych, precyzyjnych spoin przy minimalnych odkształceniach sprawia, że jest to niezastąpione narzędzie w nowoczesnej produkcji. W miarę ciągłego rozwoju technologii spawanie laserowe będzie prawdopodobnie odgrywać jeszcze bardziej znaczącą rolę w kształtowaniu przyszłości procesów przemysłowych.
