Aký je princíp laserového zváracieho stroja na šperky?

Laserový zvárací stroj na šperky je vysokotechnologické zariadenie, ktoré využíva laserový lúč ako zdroj tepla na presné spojovanie kovových súčastí šperkov. Jeho pracovný princíp je založený na interakcii medzi laserom a hmotou. Jadrom celej technológie je presné fokusovanie lúča s vysokou hustotou energie na malú oblasť obrobku, čím sa dosiahne zváranie rýchlym roztavením a následným tuhnutím.
I. Základný pracovný princíp: Interakcia medzi laserom a kovom
Absorpcia a premena energie:
Keď sa na povrch kovu smeruje lúč lasera s určitou vlnovou dĺžkou, voľné elektróny v kovu pohltia energiu fotónov. Zariadenia na zváranie šperkov bežne využívajú pulzné Nd:YAG lasery alebo vláknové lasery, ktoré vyžarujú blízke infračervené svetlo (s vlnovou dĺžkou približne 1064 nm), ktoré môže byť účinne pohlcované väčšinou kovov používaných pri šperkoch, ako je zlato, striebro, platina a paládium.
Hromadenie tepla a tavienie:
Elektróny, ktoré pohltia energiu, zrazia sa s mriežkou a premenia energiu na teplo. V extrémne krátkom čase (zvyčajne v milisekundovom alebo mikrosekundovom rozmedzí) prudko stúpa teplota kovu v ohnisku lasera, rýchlo dosahuje a prekračuje jeho teplotu tavenia, čím vytvára lokálnu taviacu sa láku. Vzhľadom na vysokú koncentráciu laserovej energie je tepelne ovplyvnená zóna veľmi malá a okolité materiály sú tepelným poškodením prakticky neovplyvnené.
Stratifikácia taviacej sa láky a spojenie:
Po skončení laserového impulzu sa zdroj tepla okamžite vypne. Roztavený kov sa chladí a tuhne rýchlym odvádzaním tepla do okolitej matrice. Kov v roztavenej zóne a základný kov počas procesu tuhnutia vytvoria spoločnú kryštalickú štruktúru, čím sa dosiahne pevné metalurgické spojenie.
II. Kľúčové komponenty systému
Laserový generátor: Jadrová súčasť systému, ktorá má za úlohu generovať laserové svetlo. Moderné zariadenia väčšinou využívajú vláknové lasery, ktoré majú výhody ako vysoká účinnosť, dobrá kvalita lúča a nevyžadujú údržbu.
Systém riadenia a fokusovania svetla: Skladá sa z reflektorov, optických vlákien a fokusovacích šošoviek. Jeho funkciou je presne riadiť a sústrediť laserové svetlo generované laserovým generátorom na obrobok, čím vytvorí svetelnú škvrnu s extrémne vysokou hustotou energie.
Pracovná doska a polohovací systém: Používa sa na upevnenie a presné posúvanie obrobkov alebo laserových hláv. Zvyčajne je vybavený mikroskopmi, CCD kamerovými systémami alebo krížovými zarovnávacími svetlami na dosiahnutie presného zamerania miest zvárania.
Riadiaci systém: Integrovaný počítač a softvér slúžia na nastavenie a úpravu laserových parametrov, ako je energia impulzu, šírka impulzu, frekvencia a dráha zvárania, čím riadia celý proces zvárania.
Systém chráneného plynu: Do oblasti zvárania sa privádza inertný plyn (napríklad argón), aby sa zabránilo reakcii horúceho kovu s kyslíkom vo vzduchu a udržalo sa miesto zvárania jasné a čisté.
III. Pracovný proces
Funkcia: Upevnite klenotnícky obrobok určený na zváranie na pracovnú dosku a pomocou vizuálneho systému presne zafokusujte laser na miesto zvárania.
Nastavenie parametrov: Na základe druhu kovu, hrúbky materiálu a požiadaviek na zváranie nastavte v riadiacom systéme vhodný výkon lasera, trvanie impulzu a frekvenciu.
Uvoľnenie ochranného plynu: Spustite plynovú linku, aby sa zabezpečilo, že inertný plyn pokryje oblasť zvárania.
Spustenie lasera: Zapnite zariadenie a laser vysiela pulzné lúče podľa prednastavených parametrov, ktoré pôsobia na povrchu obrobku.
Vytvorenie zváracieho spoja: Laserová energia spôsobí okamžité roztavenie kovu a vytvorenie taviacej sa lázne. Po zastavení lasera sa taviaca lázeň stuhne, čím sa dokončí zváranie jedného zváracieho spoja. Posunutím obrobku alebo laserovej hlavy je možné vykonávať nepretržité bodové zváranie alebo zváranie zvarov.
IV. Technické vlastnosti a aplikačné výhody
Spracovanie bez kontaktu: Laserová hlava neprichádza do kontaktu s obrobkom, čo eliminuje mechanické namáhanie. Je vhodná pre jemné a malé komponenty šperkov.
Malá tepelne ovplyvnená zóna: Energia je vysoce koncentrovaná, čo zabraňuje celkovému ohrievaniu obrobku. Tým sa zabezpečí, že už zabudované drahokamy (najmä teplom citlivé drahokamy ako tanzanit a opál, ako aj smaltové materiály) nebudú poškodené vplyvom tepla.
Vysoká pevnosť zvaru: Ide o metalurgické spojovanie, pri ktorom pevnosť zvarového spoja dosahuje hodnoty blízke pevnosti základného materiálu.
Extrémne vysoká presnosť: Priemer bodu môže dosiahnuť mikrometrovú úroveň, čo umožňuje takmer neviditeľné zváranie s minimálnou následnou potrebou leštenia.
Široký rozsah použiteľných materiálov: Možno ho použiť na zváranie rôznych bežných kovov pre šperky, ako je prímesné zlato, platina, striebro a titanové zliatiny.
Princíp laserového zváracieho stroja pre šperky spočíva v použití lúča s vysokou energetickou hustotou na lokálne a okamžité zahriatie kovu, čo spôsobí jeho roztavenie a dosiahnutie metalurgického spojenia. Jadrom tejto technológie je presná kontrola laserovej energie, ktorá umožňuje dosiahnuť presný, čistý a efektívny zvarový účinok požadovaný v odvetví šperkovníctva.