レーザー溶接機はどのように機能しますか？

レーザーは、特定の波長で生成される集中光エネルギーのビームです。自然界では、光は非常に短い波長（X線およびガンマ線）から非常に長い波長（電波）までの波長のスペクトルにわたって存在します。人間は、約430〜690ナノメートル（nm）の可視波長または「白色光」波長しか見ることができません。レーザービームは、特定の波長で増幅された光エネルギーの集中です。それはコヒーレント光であり、長距離にわたって狭いスポットと狭いビームに焦点を合わせることができます。レーザーという言葉は、誘導放出による光増幅を表す頭字語です。

レー​​ザー溶接機の動作原理

ルビー結晶の内部でレーザービームが生成されます。ルビー結晶は酸化アルミニウムでできており、クロムが全体に分散しています。これは約1/2000の結晶を形成しており、これは天然のルビーよりも少ない量です。クリスタルの両面にシルバーコーティングされたミラーが内部に取り付けられています。ミラーの片側には小さな穴があり、この穴からビームが出ています。

キセノン不活性ガスで満たされたルビー結晶の周りにフラッシュチューブが配置されています。フラッシュは特別に設計されており、1秒間に約数千回のフラッシュ速度が得られます。

電気エネルギーは光エネルギーに変換され、これはフラッシュチューブによって機能します。

コンデンサは、電気エネルギーを蓄え、フラッシュチューブに高電圧を供給して適切に実行するために提供されています。

コンデンサーとキセノンから放出される電気エネルギーは、高エネルギーを毎秒1/1000の白色フラッシュ光速度に変換します。

ルビー結晶のクロム原子は励起され、高エネルギーに励起されます。発熱により、このエネルギーの一部が失われます。しかし、一部の光エネルギーは鏡から鏡へと反射し、クロム原子はそれらの余分なエネルギーが同時に失われるまで励起されて、コヒーレント光の狭いビームを形成します。これは、水晶の鏡の一端の小さな穴から出てきます。

この細いビームは、光学集束レンズによって集束され、ワー​​クピース上に小さな強力なレーザービームを生成します。

材料と相互作用するとレーザービームが変化します

材料のレーザーエネルギー吸収は、波長、材料の厚さ、結晶構造、材料添加剤、分子構造などの多くの要因に基づいて変化します。このプロセスでは、これらの材料特性とレーザーを利用して、2つのプラスチック材料間に結合を作成します。1つはレーザーエネルギーを伝達し、もう1つはレーザーエネルギーを吸収します。

レーザービームがプラスチックなどの材料に当たると、出会う材料の波長と組成に基づいて、透過、反射、または吸収されます。ほとんどの材料は、3つの効果すべてをある程度示しますが、比率はさまざまです。材料は、可視スペクトルで光学的に透明で赤外線レーザーを非常に吸収する場合もあれば、目には不透明であるが赤外線レーザーには透明である場合もあります。

レー​​ザー溶接機の力学

レーザー溶接は、接合される表面に衝突する集中コヒーレント光ビームの適用から得られる熱で材料の合体を生成するプロセスです。

これは、次のフェーズで実現されます。

1.レーザービームと被削材の相互作用。

2.熱伝導と温度上昇。

3.溶融気化と接合：レーザービームを溶接に使用する場合、電磁放射は、表面の温度が溶融蒸気になり、下の金属の溶融物が形成されるようなエネルギーの集中で母材の表面に衝突します。