Laser on tietyllä aallonpituudella tuotettu väkevöidyn valoenergian säde. Luonnossa valoa esiintyy eri aallonpituuksilla, jotka vaihtelevat hyvin lyhyistä (röntgen- ja gammasäteet) erittäin pitkiin (radioaallot). Ihminen näkee vain näkyvän tai "valkoisen valon" aallonpituudet noin 430-690 nanometristä (nm). Lasersäde on vahvistettu valoenergian pitoisuus tietyllä aallonpituudella. Se on koherenttia valoa, joka mahdollistaa tarkennuksen ahtaaseen kohtaan ja kapeaan säteeseen pitkiä matkoja. Sana laser on lyhenne, joka tarkoittaa valon vahvistusta stimuloidulla säteilyemissiolla.
Laserhitsaajan työperiaate
Lasersäde tuotetaan rubiinikiteen sisällä. Rubiinikide on valmistettu alumiinioksidista, jonka läpi on dispergoitunut kromi. Joka on muodostumassa 1/2000 kristallia, tämä vähemmän kuin luonnollinen rubiini. Hopeapäällysteiset peilit on asennettu sisäpuolelle kristallin molemmille puolille. Peilin toisella puolella on pieni reikä, josta tulee palkki.
Rubiinikiteen ympärille asetetaan salamaputki, joka on täytetty inertillä ksenonkaasulla. Salama on erityisesti suunniteltu siten, että sen salamanopeus on noin tuhansia välähdyksiä sekunnissa.
Sähköenergia muunnetaan valoenergiaksi, jota työstää salamaputki.
Kondensaattori on tarkoitettu sähköenergian varastointiin ja korkean jännitteen syöttämiseen flash-putkeen, jotta se voidaan suorittaa asianmukaisesti.
Kondensaattorista ja ksenonista purkautuva sähköenergia muuttaa korkean energian valkoiseksi salamavalonopeudeksi 1/1000 sekunnissa.
Rubiinikiteiden kromiatomit viritetään ja pumpataan korkeaan energiaan. Lämmön tuottamisen vuoksi osa tästä energiasta menetetään. Mutta jonkin verran valoenergiaa heijastuu peilistä peiliin, ja taas kromiatomit kiihtyvät, kunnes ne menettävät ylimääräisen energiansa samanaikaisesti muodostaen kapean koherentin valonsäteen. Tämä tulee ulos kristallin peilin toisesta päästä pienestä reiästä.
Tämä kapea säde on tarkennettu optisella tarkennuslinssillä, jolloin työkappaleeseen saadaan pieni voimakas lasersäde.
Lasersäteet muuttuvat vuorovaikutuksessa materiaalin kanssa
Materiaalin laserenergian absorptio vaihtelee useiden tekijöiden, kuten aallonpituuden, materiaalin paksuuden, kiderakenteen, materiaalin lisäaineiden, molekyylirakenteen ja muiden mukaan. Prosessi hyödyntää näiden materiaaliominaisuuksien ja laserin etuja luodakseen sidoksen kahden muovimateriaalin välille – toinen, joka välittää laserenergiaa ja toinen, joka absorboi sitä.
Kun lasersäde kohtaa minkä tahansa materiaalin, kuten muovin, se joko läpäisee, heijastuu tai absorboituu kohtaaman materiaalin aallonpituuden ja koostumuksen perusteella. Useimmissa materiaaleissa on jossain määrin kaikkia kolmea vaikutusta, mutta vaihtelevissa suhteissa. Materiaali voi olla optisesti kirkasta valolle näkyvässä spektrissä ja hyvin absorboivaa infrapunalaseria tai olla läpinäkymätöntä silmillemme, mutta läpinäkyvää infrapunalaserille.
Laserhitsauskoneen mekaniikka
Laserhitsaus on prosessi, jossa materiaalit sulautuvat yhteen liitettäviin pintoihin kohdistuvan koherentin valonsäteen kohdistamisesta saadun lämmön kanssa.
Se saavutetaan seuraavien vaiheiden kautta:
1. Lasersäteen vuorovaikutus työkappaleen materiaalin kanssa.
2. Lämmönjohtavuus ja lämpötilan nousu.
3. Sulamishöyrystys ja liittäminen: Käytettäessä lasersädettä hitsaukseen sähkömagneettinen säteily osuu perusmetallin pintaan sellaisella energiapitoisuudella, että pinnan lämpötila sulaa höyryä ja muodostuu alla olevan metallin sulatteita.
