Po pierwsze, czym jest laser? Pierwszą na świecie wiązkę laserową wytworzono w 1960 roku za pomocą żarówki błyskowej do wzbudzenia ziaren kryształu rubinu. Ze względu na ograniczoną pojemność cieplną kryształu, mógł on wytwarzać jedynie bardzo krótką wiązkę impulsów o bardzo niskiej częstotliwości. Chociaż chwilowa energia szczytowa impulsu może wynosić nawet 106 watów, jest to nadal niska energia wyjściowa.
Technologia laserowa wykorzystuje polaryzator do odbicia wiązki generowanej przez laser, dzięki czemu jest ona skupiana w urządzeniu ogniskującym w celu wytworzenia wiązki o ogromnej energii. Jeżeli ognisko znajduje się blisko przedmiotu obrabianego, przedmiot ten stopi się i odparuje w ciągu kilku milisekund. Efekt ten można wykorzystać w procesie spawania. Pojawienie się-CO o dużej mocy2i lasery YAG-o dużej mocy otworzyły nową dziedzinę spawania laserowego. Kluczem do sprzętu do spawania laserowego są lasery-o dużej mocy. Istnieją dwie główne kategorie. Jednym z nich jest laser stały, znany również jako laser Nd:YAG. Nd (neodym) to rzadki pierwiastek arystokratyczny, YAG to skrót od granatu itrowo-glinowego, a jego struktura krystaliczna przypomina rubin. Długość fali lasera Nd:YAG wynosi 1,06 μm. Główną zaletą jest to, że wygenerowaną wiązkę można transmitować światłowodem, dzięki czemu można pominąć skomplikowany system transmisji wiązki. Nadaje się do elastycznych systemów produkcyjnych lub zdalnego przetwarzania i jest zwykle używany do detali o wysokich wymaganiach dotyczących dokładności spawania. Lasery Nd:YAG o mocy wyjściowej 3-4 kilowatów są powszechnie stosowane w przemyśle motoryzacyjnym. Drugim typem jest laser gazowy, znany również jako CO2laser. Gaz cząsteczkowy służy jako medium robocze do wytworzenia lasera podczerwonego o jednolitej wielkości 10,6 μm. Może pracować w sposób ciągły i wytwarzać bardzo dużą moc. Standardowa moc lasera wynosi od 2 do 5 kilowatów.
W porównaniu z innymi tradycyjnymi technologiami spawania, głównymi zaletami spawania laserowego są:
1. Duża prędkość, duża głębokość i małe odkształcenie.
2. Spawanie można wykonywać w temperaturze pokojowej lub w specjalnych warunkach, a sprzęt spawalniczy jest prosty. Na przykład wiązka lasera nie odchyli się podczas przejścia przez pole elektromagnetyczne; Lasery mogą spawać w próżni, powietrzu i określonych środowiskach gazowych, a także spawać przez szkło lub materiały przezroczyste dla wiązki lasera.
3. Może spawać materiały ogniotrwałe, takie jak tytan, kwarc itp., a także z dobrymi wynikami spawać materiały niejednorodne.
4. Po skupieniu lasera gęstość mocy jest wysoka. Podczas spawania urządzeń-o dużej mocy współczynnik kształtu może sięgać od 5:1 do 10:1.
5. Możliwe jest mikrospawanie. Po skupieniu wiązka lasera może uzyskać bardzo małą plamkę i można ją dokładnie ustawić, dzięki czemu można ją zastosować
Znajduje zastosowanie przy montażu i spawaniu mikro i małych detali w masowej, zautomatyzowanej produkcji.
6. Może spawać niedostępne części i wdrażać-bezkontaktowe spawanie zdalne, co zapewnia dużą elastyczność. Zwłaszcza w ostatnich latach technologia transmisji światłowodów została przyjęta w technologii obróbki laserowej YAG, co umożliwiło szerszą promocję i zastosowanie technologii spawania laserowego.
7. Wiązkę lasera można łatwo podzielić w czasie i przestrzeni, co umożliwia jednoczesne przetwarzanie wielu-wiązek i przetwarzanie wielo-stanowisk, zapewniając warunki do bardziej precyzyjnego spawania.
Spawanie laserowe ma jednak również pewne ograniczenia:
1. Wymaga dużej precyzji montażu detali oraz tego, aby położenie wiązki lasera na przedmiocie nie mogło być znacząco przesunięte. Dzieje się tak dlatego, że po skupieniu plamka lasera jest mała, spoina jest wąska i dodawany jest materiał dodatkowy. Jeżeli precyzja montażu przedmiotu obrabianego lub precyzja pozycjonowania belki nie spełnia wymagań, łatwo mogą wystąpić wady spawalnicze.
2. Koszt laserów i powiązanych systemów jest stosunkowo wysoki, co skutkuje dużą inwestycją początkową.
