Cắt khắc Laser
Máy hàn laser sẽ giúp bạn hiểu hơn về công nghệ hiện đại này
Máy hàn laser hoạt động như thế nào ?
Laser là một chùm năng lượng ánh sáng tập trung được tạo ra ở một bước sóng cụ thể. Trong tự nhiên, ánh sáng có bước sóng nằm trong vùng quang phổ, từ rất ngắn (tia X và tia gamma) đến rất dài (sóng vô tuyến). Con người chỉ có thể nhìn thấy các bước sóng ‘ánh sáng trắng’ từ khoảng 430-690 nanomet (nm). Một chùm tia laser là một sự khuếch đại tập trung của năng lượng ánh sáng ở một bước sóng cụ thể. Đó là ánh sáng kết hợp, cho phép tập trung ánh sáng tại một điểm nhất định và nhỏ có khoảng cách dài. Từ laser là từ viết tắt của từ “Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation” (sự khuếch đại ánh sáng bằng kích thích phát xạ bức xạ).
Nguyên lí làm việc của máy hàn laser:
Một chùm tia laser được tạo ra bên trong tinh thể ruby. Tinh thể ruby được làm từ nhôm oxit với crom phân tán. Đó là sự hình thành của khoảng 1/2000 tinh thể, ít hơn ruby tự nhiên. Gương tráng bạc được trang bị bên trong ở cả hai mặt của tinh thể. Một bên gương sẽ có một lỗ nhỏ, chùm tia sẽ được truyền qua lỗ này.
Một ống flash được đặt xung quanh tinh thể ruby, chứa đầy khí xenon trơ. Đèn flash được thiết kế đặc biệt cho tốc độ flash vào khoảng hàng nghìn lần nhấp nháy mỗi giây.
Năng lượng điện được chuyển đổi thành năng lượng ánh sáng, điều này được thực hiện thông qua ống flash.
Các tụ điện được cung cấp để lưu trữ năng lượng điện và cung cấp điện áp cao cho đèn flash để vận hành ổn định.
Năng lượng điện được phóng ra từ tụ điện và xenon biến đổi năng lượng cao thành ánh sáng flash trắng có tốc độ 1/1000 nháy mỗi giây.
Các nguyên tử crom của tinh thể ruby bị kích thích và được bơm vào với năng lượng cao. Do nhiệt tạo ra nên một phần năng lượng này bị mất. Nhưng một phần còn lại của năng lượng ánh sáng được phản chiếu qua gương và một lần nữa các nguyên tử crom bị kích thích cho đến khi mất năng lượng bổ sung của chúng và đồng thời tạo thành một chùm ánh sáng kết hợp hội tụ. Chùm tia này đi ra thông qua một lỗ gương pha lê nhỏ.
Chùm tia hẹp này được hội tụ bởi một thấu kính hội tụ quang học để tạo ra chùm tia laser cường độ nhỏ trên phôi.
Tia laser thay đổi khi tiếp xúc với kim loại
Sự hấp thụ năng lượng laser của vật liệu thay đổi dựa trên một số yếu tố, chẳng hạn như bước sóng, độ dày vật liệu, cấu trúc tinh thể, phụ gia vật liệu, cấu trúc phân tử, và nhiều hơn nữa. Quá trình này lợi dụng tính chất vật liệu và tia laser để tạo liên kết giữa hai vật liệu nhựa-một cái truyền năng lượng laser và một cái hấp thụ nó.
Khi chùm tia laser gặp bất kỳ vật liệu nào như nhựa, nó sẽ được truyền, phản xạ hoặc hấp thụ dựa trên bước sóng và thành phần của vật liệu mà nó gặp phải. Hầu hết các vật liệu thể hiện một số mức độ của cả ba hiệu ứng, nhưng ở các tỷ lệ khác nhau. Một vật liệu có thể trong suốt trong vùng quang phổ nhìn thấy được và rất hấp thụ đối với laser hồng ngoại, hoặc mờ đối với mắt người nhưng trong suốt đối với laser hồng ngoại.
Cơ học máy hàn laser
Hàn laser là một quá trình tạo ra sự kết hợp của các vật liệu với nhiệt thu được từ ứng dụng của một chùm ánh sáng kết hợp tập trung chiếu vào các bề mặt bị tiếp xúc.
Nó đạt được thông qua các giai đoạn sau:
- Tương tác của chùm tia laser với vật liệu phôi.
- Dẫn nhiệt và tăng nhiệt độ.
- Nóng chảy và nối hơi: Khi sử dụng chùm tia laser để hàn, bức xạ điện từ đập vào trên bề mặt kim loại với nồng độ năng lượng lớn đến mức nhiệt độ của bề mặt bị nóng chảy hơi và kết hợp với sự nóng chảy của kim loại bên dưới hình thành mối nối.