Principiul tehnologiei sudării cu laser

Sudarea cu laser poate fi realizată prin fascicule laser continue sau pulsate. Principiul sudării cu laser poate fi împărțit în sudare prin conducție termică și sudare cu penetrare adâncă cu laser. Când densitatea de putere este mai mică de 104 ~ 105 W/cm2, este sudarea prin conducție termică, în care adâncimea de topire este mică și viteza de sudare este lentă; când densitatea de putere este mai mare de 105 ~ 107 W/cm2, suprafața metalului este încălzită și concavă într-o „găură”, formând o sudură cu penetrare adâncă, care are caracteristicile unei viteze rapide de sudare și un raport mare adâncime-lățime.
Printre acestea, principiul sudării cu laser prin conducție de căldură este: radiația laser încălzește suprafața de prelucrat, iar căldura de suprafață difuzează spre interior prin conducție de căldură. Prin controlul parametrilor laser, cum ar fi lățimea, energia, puterea de vârf și frecvența de repetare a impulsului laser, piesa de prelucrat este topită pentru a forma un bazin topit specific.
Mașina de sudură cu laser utilizată pentru sudarea angrenajului și sudarea metalurgică cu plăci subțiri implică în principal sudarea cu laser cu penetrare adâncă.
Sudarea cu penetrare adâncă cu laser utilizează, în general, un fascicul laser continuu pentru a finaliza conectarea materialelor. Procesul său fizic metalurgic este foarte asemănător cu sudarea cu fascicul de electroni, adică mecanismul de conversie a energiei este finalizat prin structura „gaurii de cheie”. Sub iradierea laser cu densitate de putere suficient de mare, materialul se evaporă și formează o gaură a cheii. Această mică gaură umplută cu abur acționează ca un corp negru, absorbind aproape toată energia fasciculului incident. Temperatura de echilibru în cavitatea găurii atinge aproximativ 2500 de grade [1]. Căldura este transferată de pe peretele exterior al acestei cavități de înaltă temperatură, topind metalul din jurul cavității. Orificiul mic este umplut cu abur la temperatură ridicată generat de evaporarea continuă a materialului peretelui sub iradierea fasciculului. Cei patru pereți ai găurii mici înconjoară metalul topit, iar metalul lichid este înconjurat de materiale solide (în majoritatea proceselor convenționale de sudare și sudarea prin conducție cu laser, energia este mai întâi depusă pe suprafața piesei de prelucrat și apoi transferată în interior) . Fluxul de lichid în afara peretelui găurii și tensiunea superficială a stratului de perete mențin un echilibru dinamic cu presiunea aburului generată continuu în cavitatea găurii. Fasciculul intră continuu în gaura mică, iar materialul din afara orificiului mic curge continuu. Pe măsură ce fasciculul se mișcă, gaura mică este întotdeauna într-o stare stabilă de curgere. Adică, gaura mică și metalul topit care înconjoară peretele găurii se deplasează înainte cu viteza de înainte a fasciculului principal. Metalul topit umple golul rămas după îndepărtarea găurii mici și se condensează, iar sudura se formează. Toate procesele de mai sus au loc atât de repede încât viteza de sudare poate atinge cu ușurință câțiva metri pe minut.