Лазер — це промінь концентрованої світлової енергії, що генерується на певній довжині хвилі. У природі світло існує в спектрі довжин хвиль, починаючи від дуже коротких (рентгенівські та гамма-промені) до дуже довгих (радіохвилі). Люди можуть бачити лише видиме або «біле» світло з довжиною хвилі приблизно 430-690 нанометрів (нм). Лазерний промінь — це посилена концентрація світлової енергії на певній довжині хвилі. Це когерентне світло, яке дозволяє фокусуватися на вузькій точці та вузькому промені на великих відстанях. Слово лазер є абревіатурою, що означає посилення світла шляхом вимушеного випромінювання.
Принцип роботи лазерного зварника
Лазерний промінь створюється всередині кристала рубіна. Кристал рубіна зроблений з оксиду алюмінію з хромом, розсіяним по ньому. Який утворюється о 1/2000 кристалів, це менше, ніж природний рубін. Дзеркала зі срібним покриттям вмонтовані в обидві сторони кристала. З одного боку дзеркала є маленький отвір, через який виходить промінь.
Навколо рубінового кристала, наповненого інертним газом ксенону, розміщена спалахова трубка. Спалах спеціально розроблений таким чином, щоб частота спалахів становила близько тисячі спалахів за секунду.
Електрична енергія перетворюється на світлову енергію, це працює за допомогою спалаху.
Конденсатор призначений для зберігання електричної енергії та подачі високої напруги на спалахову трубку для належного виконання.
Електрична енергія, що виділяється з конденсатора та ксенону, перетворює високу енергію на білий спалах зі швидкістю 1/1000 за секунду.
Атоми хрому в кристалах рубіна збуджуються і накачуються до високої енергії. Через виділення тепла частина цієї енергії втрачається. Але деяка кількість світлової енергії відбивається від дзеркала до дзеркала, і знову атоми хрому збуджуються до втрати додаткової енергії, утворюючи вузький промінь когерентного світла. Це виходить через крихітний отвір кришталевого дзеркала з одного кінця.
Цей вузький промінь фокусується оптичною фокусуючою лінзою для створення невеликого інтенсивного лазерного променя на заготовці.
Лазерні промені змінюються при взаємодії з матеріалом
Поглинання лазерної енергії матеріалом залежить від ряду факторів, таких як довжина хвилі, товщина матеріалу, кристалічна структура, добавки до матеріалу, молекулярна структура тощо. Цей процес використовує переваги цих властивостей матеріалу та лазера для створення зв’язку між двома пластиковими матеріалами — одним, який пропускає лазерну енергію, і іншим, який її поглинає.
Коли лазерний промінь стикається з будь-яким матеріалом, наприклад пластиком, він пропускається, відбивається або поглинається залежно від довжини хвилі та складу матеріалу, з яким він стикається. Більшість матеріалів у певній мірі демонструють усі 3 ефекти, але в різних пропорціях. Матеріал може бути оптично прозорим для світла у видимому спектрі та добре поглинати інфрачервоний лазер, або бути непрозорим для наших очей, але прозорим для інфрачервоного лазера.
Механіка лазерного зварювання
Лазерне зварювання - це процес, який забезпечує коалесценцію матеріалів за допомогою тепла, отриманого від застосування концентрованого когерентного променя світла, що падає на поверхні, що з’єднуються.
Це досягається за допомогою наступних етапів:
1. Взаємодія лазерного променя з матеріалом заготовки.
2. Теплопровідність і підвищення температури.
3. Розплавлення та з'єднання: під час використання лазерного променя для зварювання електромагнітне випромінювання потрапляє на поверхню основного металу з такою концентрацією енергії, що температура поверхні є розплавленою парою та утворюється розплав металу, що знаходиться під ним.
