1 、 Panoramica della saldatura laser in fibra
La saldatura in fibra laser è un'attrezzatura di lavorazione rivoluzionaria nel campo della produzione industriale negli ultimi anni. Utilizza un raggio laser a densità ad alta energia come fonte di calore e guida il laser accuratamente sulla superficie del pezzo attraverso un sistema di trasmissione in fibra, ottenendo processi di saldatura efficienti e precisi. Rispetto alle tecniche di saldatura tradizionali, la saldatura laser in fibra ha vantaggi significativi come la concentrazione di energia, la zona di calore ridotta, la velocità di saldatura rapida e l'alto grado di automazione. È diventato uno strumento di elaborazione indispensabile in campi di produzione di fascia alta come produzione automobilistica, componenti elettronici, attrezzature mediche e aerospaziale.
2 、 Principi tecnici fondamentali
Il nucleo della saldatura laser in fibra si trova nella sua unica progettazione del sistema ottico. Il dispositivo prima eccita la fibra drogata con yttebio con una sorgente di pompa laser a semiconduttore per generare laser, che è amplificato da una cavità risonante per formare un raggio laser continuo o pulsato ad alta potenza. Questo raggio laser viene trasmesso alla testa di saldatura attraverso una fibra ottica flessibile e con l'aiuto di un sistema di collimazione e focalizzazione, può formare un piccolo diametro (di solito 0,1-0,5 mm) ma un punto di densità di energia estremamente elevata sulla superficie del pezzo (fino a 10 ^ 6-10 ^ W/cm ²).
Durante il processo di saldatura, il materiale metallico si scioglie rapidamente o anche parzialmente vaporizza in un'irradiazione così elevata di densità di energia, formando un effetto buco della serratura con un elemento elevato. Il metallo fuso si solidifica sotto tensione superficiale e gas ausiliario, formando giunti saldati di alta qualità. Controllando con precisione parametri come potenza laser, frequenza di impulsi, posizione focale e velocità di saldatura, è possibile ottenere vari requisiti di processo dalla saldatura di precisione a livello di micrometro alla saldatura a penetrazione profonda a piastra spessa.
3 、 Architettura di composizione dell'attrezzatura
Un sistema di saldatura laser a fibra completa consiste in genere dai seguenti sottosistemi chiave:
Generatore laser: usando la fibra a doppia vestibilità drogata in itterbium come mezzo di guadagno, emette laser a infrarossi vicini con una lunghezza d'onda di circa 1070 nm, con una gamma di alimentazione che va da decine di watt a decine di migliaia di watt.
Sistema di trasmissione del fascio: compresi accoppiatori di fibre, fibre di trasmissione (di solito con un diametro centrale di 50-300 μ m) e giunti di saldatura, garantendo trasmissione efficiente e non distruttiva del laser nella posizione di elaborazione.
Sistema di controllo del movimento: worktable CNC ad alta precisione o braccio robot, combinato con posizionamento visivo CCD, per ottenere una saldatura precisa di traiettorie complesse.
Sistema ausiliario: inclusi dispositivi di protezione del gas inerti (comunemente argon e azoto), unità di raffreddamento ad acqua, scarico del fumo e attrezzature per la rimozione della polvere e impianti di protezione della sicurezza.
Sistema di monitoraggio intelligente: le moderne apparecchiature di fascia alta sono dotate di moduli di controllo della qualità in tempo reale come il monitoraggio del pool di fusione e l'analisi spettroscopica al plasma.