Keevitusroboti laserkeevituse põhimõte

Oct 06, 2020

Jäta sõnum

Keevitusrobot-laserkeevitus on keevitusmeetod, mis kasutab toorikute sulatamiseks ja ühendamiseks soojusallikana energiat (nähtavat valgust või ultraviolettkiirgust). Laseri energiat ei saa saavutada mitte ainult seetõttu, et laseril endal on kõrge energia, vaid veelgi olulisem on see, et laseri energia on tugevalt fokusseeritud punktini, mis suurendab selle energiatihedust.

Laserkeevitamise ajal kiiritab laser keevitatava materjali pinda ja mõjub sellele. Osa sellest peegeldub ja osa imendub materjali. Läbipaistmatute materjalide korral neeldub läbitav valgus ja metalli lineaarne neeldumistegur on 107 ~ 108 / m. Metallide jaoks neeldub laser metallpinnal paksusega 0,01 ~ 0,1 m ja muundatakse soojusenergiaks, mis põhjustab metalli pinna temperatuuri tõusu ja kandub seejärel metalli sisemusse.

Footon pommitab metalli pinda, moodustades auru, ja aurustunud metall hoiab ära ülejäänud energia peegeldumise metallis. Kui keevitatud metallil on hea soojusjuhtivus, saavutatakse suurem läbitungimissügavus. Laservalguse peegeldus, läbilaskvus ja neeldumine materjali pinnal on peamiselt valguslainete elektromagnetvälja ja materjali vastastikmõju tulemus. Kui laseri valguslaine siseneb materjali, vibreerivad materjalis olevad laetud osakesed vastavalt valguslaine elektrivektori tempole, nii et footoni kiirgusenergiast saab elektroni kineetiline energia. Pärast seda, kui aine neelab laservalgust, tekitab see kõigepealt teatud osakeste liigset energiat, näiteks vabade elektronide kineetilist energiat, seotud elektronide ergastusenergiat või üleliigseid foononeid. Need algsed ergutusenergia muundatakse teatud protsesside abil soojusenergiaks.

Lisaks elektromagnetlainetele, nagu muud valgusallikad, on laseritel ka omadused, mida teistel valgusallikatel pole, näiteks kõrge suunavus, kõrge heledus (footoni intensiivsus), kõrge monokromaatilisus ja suur koherentsus. Laserkeevitamise käigus toimub materjali poolt neeldunud valgusenergia muundamine soojusenergiaks lühikese aja jooksul (umbes 10 sekundit). Selle aja jooksul piirdub soojusenergia ainult materjali laserkiirguse alaga ja seejärel kandub soojusjuhtivuse kaudu soojus kõrge temperatuuriga alalt madalatemperatuurilisele alale.

Laservalguse neeldumine metalli poolt on peamiselt seotud selliste teguritega nagu laseri lainepikkus, materjali omadused, temperatuur, pinna seisund ja laseri võimsustihedus. Üldiselt suureneb metalli neeldumiskiirus laserile temperatuuri tõustes ja suureneb koos takistuse suurenemisega.