Princíp technológie laserového zvárania

Laserové zváranie je možné dosiahnuť kontinuálnym alebo pulzným laserovým lúčom. Princíp laserového zvárania možno rozdeliť na zváranie tepelným vedením a laserové zváranie hlbokou penetráciou. Keď je hustota výkonu menšia ako 104~105 W/cm2, ide o zváranie tepelným vedením, pri ktorom je hĺbka topenia malá a rýchlosť zvárania je pomalá; keď je hustota výkonu väčšia ako 105~107 W/cm2, kovový povrch sa zahreje a vydutý do „diery“, čím sa vytvorí zváranie s hlbokým prienikom, ktoré má vlastnosti rýchlej rýchlosti zvárania a veľkého pomeru hĺbky k šírke.
Princíp tepelne vodivého laserového zvárania je medzi nimi: laserové žiarenie ohrieva povrch, ktorý sa má spracovať, a povrchové teplo sa vedením tepla šíri dovnútra. Riadením parametrov lasera, ako je šírka, energia, špičkový výkon a frekvencia opakovania laserového impulzu, sa obrobok roztaví, aby sa vytvoril špecifický roztavený kúpeľ.
Laserový zvárací stroj používaný na zváranie ozubených kolies a metalurgické zváranie tenkých plechov zahŕňa hlavne laserové zváranie hlbokou penetráciou.
Laserové zváranie s hlbokým prienikom vo všeobecnosti používa na dokončenie spojenia materiálov kontinuálny laserový lúč. Jeho metalurgický fyzikálny proces je veľmi podobný zváraniu elektrónovým lúčom, to znamená, že mechanizmus premeny energie je dokončený cez štruktúru „kľúčovej dierky“. Pri dostatočne vysokej hustote výkonu laserového žiarenia sa materiál odparí a vytvorí kľúčovú dierku. Tento malý otvor naplnený parou pôsobí ako čierne teleso, ktoré pohlcuje takmer všetku energiu dopadajúceho lúča. Rovnovážna teplota v dutine otvoru dosahuje okolo 2500 stupňov [1]. Teplo sa prenáša z vonkajšej steny tejto vysokoteplotnej dutiny otvoru a taví kov obklopujúci dutinu otvoru. Malý otvor je vyplnený vysokoteplotnou parou generovanou kontinuálnym odparovaním materiálu steny pri ožarovaní lúča. Štyri steny malého otvoru obklopujú roztavený kov a tekutý kov je obklopený pevnými materiálmi (pri väčšine konvenčných zváracích procesov a zvárania laserovým vedením sa energia najprv ukladá na povrch obrobku a potom sa prenáša dovnútra) . Prúdenie kvapaliny mimo steny otvoru a povrchové napätie vrstvy steny udržiavajú dynamickú rovnováhu s tlakom pary, ktorý sa nepretržite vytvára v dutine otvoru. Lúč nepretržite vstupuje do malého otvoru a materiál mimo malého otvoru nepretržite prúdi. Keď sa lúč pohybuje, malý otvor je vždy v stabilnom stave toku. To znamená, že malý otvor a roztavený kov obklopujúci stenu otvoru sa pohybujú dopredu rýchlosťou vedúceho lúča. Roztavený kov vyplní medzeru po odstránení malého otvoru a kondenzuje a vytvorí sa zvar. Všetky vyššie uvedené procesy prebiehajú tak rýchlo, že rýchlosť zvárania môže ľahko dosiahnuť niekoľko metrov za minútu.