Jaký je princip laserového svařovacího stroje pro šperky?

Laserový svařovací stroj pro šperky je high-tech zařízení, které využívá laserový paprsek jako tepelný zdroj pro přesné spojování kovových částí šperků. Jeho pracovní princip je založen na interakci mezi laserem a hmotou. Jeho jádrem je přesné soustředění laserového svazku s vysokou hustotou energie na malou oblast obrobku, čímž se dosahuje svařování rychlým tavením a tuhnutím.
I. Základní pracovní princip: Interakce mezi laserem a kovem
Absorpce a přeměna energie:
Když je laserový paprsek určité vlnové délky nasměrován na povrch kovu, volné elektrony v kovu pohltí energii fotonů. Stroje pro svařování šperků obvykle využívají pulzní Nd:YAG lasery nebo vláknové lasery, které vyzařují blízké infračervené světlo (s vlnovou délkou přibližně 1064 nm), jež mohou být efektivně pohlcovány většinou kovů používaných ve špercích, jako jsou zlato, stříbro, platina a palladium.
Akumulace tepla a tavení:
Elektrony, které pohltily energii, narážejí do mřížky a přeměňují energii na teplo. V extrémně krátké době (obvykle v milisekundové nebo mikrosekundové škále) prudce stoupá teplota kovu v ohnisku laseru, rychle dosahuje a překračuje jeho teplotu tavení, čímž vytváří lokální tavnou lázeň. Díky vysoké koncentraci laserové energie je tepelně ovlivněná zóna velmi malá a okolní materiál je v podstatě tepelně nepoškozen.
Ztuhnutí tavné lázně a spojení:
Po skončení laserového pulzu okamžitě zmizí tepelný zdroj. Roztavený kov se ochlazuje a tuhne rychlým odvodem tepla do okolní matrice. Kov v roztavené zóně a základní kov vytvářejí během procesu tuhnutí společnou krystalickou strukturu, čímž je dosaženo pevného metalurgického spojení.
II. Klíčové komponenty systému
Laserový generátor: Základní komponenta systému, která má za úkol generovat laserové světlo. Moderní zařízení většinou využívají vláknové lasery, které mají výhody jako vysoká účinnost, dobrá kvalita svazku a absence požadavků na údržbu.
Soustava pro vedení a fokusaci světla: Tvořená reflektory, optickými vlákny a fokusujícími čočkami. Její funkcí je přesně vést a soustředit laserové světlo generované laserovým generátorem na obrobek, čímž vytvoří světelnou skvrnu s extrémně vysokou hustotou energie.
Pracovní stůl a polohovací systém: Slouží k upevnění a přesnému posunu obrobků nebo laserových hlavic. Obvykle je vybaven mikroskopy, systémy CCD kamer nebo křížovými zarovnávacími světly pro dosažení přesného umístění svarových bodů.
Řídicí systém: Integrovaný počítač a software slouží k nastavení a úpravě laserových parametrů, jako je energie pulzu, šířka pulzu, frekvence a dráha svařování, čímž řídí celý proces svařování.
Systém ochranného plynu: Do svařovací zóny se vhání inertní plyn (například argon), aby se zabránilo reakci horkého kovu s kyslíkem ve vzduchu a zajistil se lesklý a čistý svar.
III. Pracovní proces
Funkce: Upevněte svařovaný šperkový díl na pracovní stůl a pomocí vizuálního systému přesně zajistěte ohnisko laseru na svařovací plochu.
Nastavení parametrů: Na základě druhu kovu, tloušťky a požadavků na svařování nastavte v řídicím systému vhodný výkon laseru, délku pulzu a frekvenci.
Uvolnění ochranného plynu: Spusťte plynovou linku, aby inertní plyn pokryl oblast svařování.
Spustit laser: Zapněte zařízení a laser vysílá pulzní paprsek podle přednastavených parametrů, který působí na povrchu obrobku.
Vytvoření pájeného spoje: Laserová energie způsobí okamžité roztavení kovu a vznik taveniny. Po zastavení laseru se tavenina ztuhne, čímž je dokončeno svaření jednoho pájeného spoje. Pohybem obrobku nebo laserovou hlavou lze provádět nepřetržité bodové nebo sváření švů.
IV. Technické vlastnosti a aplikační výhody
Zpracování bez kontaktu: Laserová hlava se nedotýká obrobku, čímž se eliminuje mechanické namáhání. Je vhodná pro jemné a malé šperkové díly.
Malá tepelně ovlivněná zóna: Energie je velmi koncentrovaná, čímž se vyhne celkovému ohřevu obrobku. Tím je zajištěno, že již zabudované drahokamy (zejména teplotně citlivé drahokamy jako tanzanit a opál, stejně jako smaltové materiály) neutrpí tepelné poškození.
Vysoká pevnost svaru: Jedná se o metalurgickou vazbu, přičemž pevnost svarového spoje se blíží pevnosti základního materiálu.
Extrémně vysoká přesnost: Průměr bodu může dosáhnout mikrometrické úrovně, což umožňuje téměř neviditelné svařování s minimální následnou potřebou leštění.
Široký rozsah použitelných materiálů: Lze použít pro svařování různých běžných kovů pro šperky, jako je K zlato, platina, stříbro a slitiny titanu.
Princip laserového svařovacího stroje pro šperky spočívá v použití svazku vysoké hustoty energie k lokálnímu a okamžitému ohřevu kovu, čímž dojde k jeho roztavení a dosažení metalurgického spojení. Jádrem této technologie je přesná kontrola laserové energie, která umožňuje přesné, čisté a efektivní svařování vyžadované šperkařským průmyslem.