Kakšen je princip laserskega varilnega stroja za nakit?

Laserski varilni stroj za nakit je visoko tehnološka naprava, ki uporablja laserski žarek kot toplotni vir za natančno povezovanje kovinskih delov nakita. Načelo njegovega delovanja temelji na interakciji med laserjem in snovjo. Njegovo jedro predstavlja natančno fokusiranje visokoenergetskega laserskega žarka na zelo majhno površino izdelka, pri čemer se svarenje izvede preko hitrega taljenja in strjevanja.
I. Osnovno načelo delovanja: Interakcija med laserjem in kovino
Absorpcija in pretvorba energije:
Ko se na površino kovine usmeri laserski žarek določene valovne dolžine, bodo prosti elektroni v kovini absorbirali energijo fotonov. Nakitarske varilne naprave običajno uporabljajo sunkovite Nd:YAG lasere ali vlaknaste lasere, ki oddajajo blizu infrardeče svetlobo (z valovno dolžino približno 1064 nm), ki jo lahko učinkovito absorbirajo večina kovin za nakit, kot so zlato, srebro, platina in paladij.
Nakopičevanje toplote in taljenje:
Elektroni, ki so absorbirali energijo, trčijo z rešetko in pretvarjajo energijo v toploto. V izjemno kratkem času (običajno na milisekundnem ali mikrosekundnem nivoju) se temperatura kovine v žarišču laserskega žarka močno poveča, hitro doseže in preseže svojo talilno točko ter oblikuje lokalni raztaljeni bazen. Zaradi visoke koncentracije laserske energije je cona toplotnega vpliva zelo majhna, okoliški materiali pa so osnovno ne poškodovani.
Strjevanje raztaljenega bazena in povezava:
Ko se laserski sunek konča, vir toplote takoj izgine. Talina kovine se ohladi in strdi s hitrim prevajanjem toplote iz okoliške matrike. Kovina v stopljenem območju in osnovna kovina med procesom strjevanja tvorita skupno kristalno strukturo, s čimer se doseže trdna metalurška zveza.
II. Ključni sestavni deli sistema
Laser generator: Osnovni sestavni del sistema, ki je odgovoren za ustvarjanje lasera. Sodobne naprave večinoma uporabljajo vlaknene lasere, ki imajo prednosti, kot so visoka učinkovitost, dobra kakovost žarka in odsotnost potrebe po vzdrževanju.
Sistem za vodenje in fokusiranje svetlobe: Sestavljen iz reflektorjev, optičnih vlaken in fokusirnih leč. Njegova funkcija je natančno usmerjanje in fokusiranje lasera, ki ga ustvari laser generator, na obdelovanec, pri čemer ustvari svetlobno piko z izjemno visoko gostoto energije.
Delovna miza in pozicijski sistem: Uporablja se za pritrditev in natančno premikanje obdelovancev ali laserskih glav. Ponavadi opremljena s povečevalnimi stekli, CCD kamerami ali svetlobnimi vodili za križno poravnavo, da se doseže natančna pozicioniranost točk varjenja.
Krmilni sistem: Integrirani računalnik in programska oprema se uporabljata za nastavitev in prilagoditev laserskih parametrov, kot so energija impulza, širina impulza, frekvenca in pot varjenja, ter za nadzor celotnega procesa varjenja.
Sistem zaščitnega plina: V območju varjenja se dovaja inertni plin (npr. argon), da se prepreči reakcija vročega kovinskega materiala z kisikom iz zraka ter ohrani svetla in čista zvara.
III. Delovni proces
Funkcija: Pritrditev nakita, ki ga je treba zvariti, na delovno mizo in natančna usmeritev laserske fokalne točke na področje varjenja s pomočjo vizualnega sistema.
Nastavitev parametrov: Glede na vrsto kovine, debelino in zahteve pri varjenju v krmilnem sistemu nastavite primerno moč laserja, trajanje impulza in frekvenco.
Sprostitev zaščitnega plina: Vklopite plinski vod, da se prepričate, da inertni plin pokriva območje varjenja.
Zagon lasera: Vklopite opremo, laser pa oddaja pulzirajoči laser v skladu s prednastavljenimi parametri, ki delujejo na površini obdelovanca.
Oblikovanje zvara: Laserjska energija povzroči takojšnje taljenje kovine in nastanek taline. Ko laser preneha, se talina strdi in tako konča varjenje enega zvara. S premikanjem obdelovanca ali laserske glave je mogoče izvajati neprekinjeno točkovno varjenje ali zvarjanje šivov.
IV. Tehnične značilnosti in uporabne prednosti
Obdelava brez stika: Laserska glava ne pride v stik z obdelovancem, zaradi česar ni mehanske napetosti. Primerno za drobne in majhne komponente nakita.
Majhna toplotno vplivana cona: Energija je zelo koncentrirana, kar preprečuje splošno segrevanje obdelovanca. S tem se zagotovi, da vgrajeni dragulji (zlasti toplotno občutljivi dragulji, kot so tanzanit in opal, ter emajlirane snovi) ne bodo trpeli za toplotnimi poškodbami.
Visoka trdnost varjenja: Gre za metalurški postopek spoja, pri katerem je trdnost varjenega mesta blizu trdnosti osnovnega materiala.
Izjemno visoka natančnost: Premer točke lahko doseže mikrometersko raven, kar omogoča skoraj nevidno varjenje z minimalnim dodatnim poliranjem.
Širok spekter uporabnih materialov: Lahko se uporablja za varjenje različnih pogostih kovin za nakit, kot so K zlato, platina, srebro in titanove zlitine.
Načelo laserskega varilnega stroja za nakit je uporaba zgoščenega laserskega curka z visoko energijsko gostoto za lokalno in trenutno segrevanje kovine, kar povzroči njeno stopnjevanje in doseže metalurško spojitev. Jedro te tehnologije leži v natančnem nadzoru laserske energije, s čimer se doseže natančen, čist in učinkovit učinek varjenja, ki ga zahteva industrija nakita.