Mikä on laser-hojien hitsauskoneen toimintaperiaate?

Laser-horosmentehoitin on korkean tason laite, joka käyttää lasersädettä lämmönlähteenä yhdistääkseen tarkasti horosmenten metalliosat. Sen toimintaperiaate perustuu laserin ja aineen väliseen vuorovaikutukseen. Ydin on keskittää tiheäenerginen lasersäde tarkasti työkappaleen hyvin pieneen alueeseen, jolloin saavutetaan hitsaus nopealla sulamisella ja jähmettymisellä.
I. Ydintoimintaperiaate: Laserin ja metallin vuorovaikutus
Energian absorptio ja muunnos:
Kun tietyn aallonpituuden laserkeila kohdistetaan metallin pintaan, metallissa olevat vapaat elektronit absorboivat fotonien energian. Korujen hitsauskoneet käyttävät yleensä pulssimuotoista Nd:YAG-laseria tai kuitulaseria, jotka lähettävät lähi-infrapuna valoa (aallonpituus noin 1064 nm), jota useimmat korumetallit, kuten kulta, hopea, platina ja palladium, voivat tehokkaasti absorboida.
Lämmön kertyminen ja sulaminen:
Energian absorboineet elektronit törmäävät hilassa oleviin atomirakenteisiin ja muuttavat energian lämmöksi. Erittäin lyhyessä ajassa (yleensä milli- tai mikrosekunnin luokkaa) metallin lämpötila nousee jyrkästi laserin polttopisteessä, saavuttaen ja ylittäen nopeasti sen sulamispisteen, jolloin syntyy paikallinen sulapiiri. Koska laserenergia on erittäin keskittynyttä, lämpövaikutuksen alue on hyvin pieni, eikä ympäröivät materiaalit kärsi olennaisesti lämmöstä.
Sulapiirin jähentyminen ja liitoksen muodostuminen:
Laserpulssin päätyttyä lämmönlähde katoaa välittömästi. Sulanut metalli jäähtyy ja kiinteytyy nopeasti johtaen lämpöä ympäröivästä aineksesta. Sulaneen vyöhykkeen metalli ja perusmetalli muodostavat kiinteytyessään yhteisen kiteen rakenteen, mikä mahdollistaa vahvan metallurgisen liitoksen.
II. Järjestelmän keskeiset komponentit
Laserin generaattori: Järjestelmän keskeinen komponentti, joka vastaa laserin tuottamisesta. Nykyaikaiset laitteet käyttävät pääasiassa kuitulaseria, joilla on etunaan korkea hyötysuhde, hyvä säteen laatu ja huoltovapaus.
Valon ohjaus- ja fokusointijärjestelmä: Koostuu heijastimista, optisista kuiduista ja kohdistuslinseistä. Sen tehtävänä on tarkasti ohjata ja kohdistaa laserin generaattorin tuottama laser työkappaleelle, luoden erittäin suuren energiatiheyden omaavan valopisteen.
Työpöytä ja asettamisjärjestelmä: Käytetään työkappaleiden tai laserpäiden kiinnittämiseen ja tarkkaan siirtämiseen. Yleensä varustettu mikroskoopilla, CCD-kamerajärjestelmällä tai ristivalaisimilla saavuttaaksesi tarkan hitsauskohtien sijainnin.
Ohjausjärjestelmä: Integroitu tietokone ja ohjelmisto käytetään laserparametrien, kuten pulsseihin liittyvän energian, pulssin keston, taajuuden ja hitsaustien asettamiseen ja säätämiseen, jolloin koko hitsausprosessi ohjataan.
Suojakaasujärjestelmä: Hitsausaluetta puhalutetaan inertillä kaasulla (kuten argonilla), jotta korkeassa lämpötilassa oleva metalli ei reagoisi ilman hapen kanssa, ja siten pitää hitsauskohta kirkkaana ja siistinä.
III. Työprosessi
Toiminto: Kiinnitä kuviteltava hitsattava kappale työpöydälle ja tarkkaile visuaalisen järjestelmän avulla laserfokus hitsausaluetta kohti.
Aseta parametrit: Aseta sopiva laseriteho, pulsseihin liittyvä kesto ja taajuus ohjausjärjestelmään metallimateriaalin, paksuuden ja hitsaustarpeiden mukaan.
Vapauta suojakaasu: Käynnistä kaasulinja varmistaaksesi, että inerttikaasu peittää hitsausaluetta.
Käynnistä laser: Käynnistä laite, ja laser lähettää pulssia laseria esiasetettujen parametrien mukaan, jotka vaikuttavat työkappaleen pintaan.
Hitsin muodostus: Laserenergia saa metallin sulamaan välittömästi, jolloin muodostuu sulamisalta. Kun laser pysähtyy, sulamisalta jähmettyy, jolloin yksi hitsiyhte on valmis. Siirtämällä työkappaletta tai laserpäätä voidaan tehdä jatkuvaa pistehitsausta tai saumahitsausta.
IV. Tekniset ominaisuudet ja sovellusedut
Koskematon käsittely: Laserpää ei kosketa työkappaletta, joten mekaanista jännitystä ei synny. Sopii herkille ja pienille koruosille.
Pieni lämpövaikutusvyöhyke: Energia on erittäin keskittynyttä, mikä estää kappaleen kokonaislämmityksen. Tämä takaa, että jo asennetut jalokivet (erityisesti lämpöherkät kuten tansaniitti ja opaali sekä emalimateriaalit) eivät kärsi lämpövaurioista.
Korkea hitsauslujuus: Kyseessä on metallurginen liitosmenetelmä, ja hitsauspisteen lujuus on lähellä perusmateriaalin lujuutta.
Erittäin korkea tarkkuus: Pisteen halkaisija voi saavuttaa mikrometriluokan, mikä mahdollistaa melkein näkymättömän hitsauksen ja vaatii vain vähäistä jälkikäsittelyhionintaa.
Laaja sovellettavien materiaalien valikoima: Sopii erilaisten yleisten korimetallien hitsaukseen, kuten K-kultaan, platinaan, hopeaan ja titaaniseoksiin.
Laserin korujen hitsauskoneen toimintaperiaate perustuu korkean energiatiheyden omaavan laserkeilän käyttöön metallin paikalliseen ja välittömään lämmittämiseen, jolloin metalli sulaa ja saavutetaan metallurginen liitos. Tekniikan ydin on laserenergian tarkassa ohjauksessa, mikä mahdollistaa koruvalmistuksen vaatiman tarkan, siistin ja tehokkaan hitsaussuorituksen.