Lazer Kaynağı Kurulumu (Diyagramlı)

Bu makaleyi okuduktan sonra, şemalar yardımıyla lazer kaynağı kurulumunu öğreneceksiniz.

LAZER sözcüğü 'Uyarılmış Işınım Emisyonuyla Işık Büyütme' anlamına gelmektedir. Lazer kaynakta, konsantre bir uyumlu ışık demeti, metali eritmek ve kaynaklamak için istenen noktada çarpmaktadır. Tutarlı bir ışık, dalgaların aynı ve paralel olduğu ve yoğunluk veya sapma kaybı olmadan uzun bir mesafe boyunca gidebildiği bir ışıktır. Lazer ışığı sadece yoğun değil, yoğunluğu azalmadan kolayca odaklanabilir. Lazerler 1950'lerde sektöre tanıtıldı.

Lazer hareketi, atom bir fotonu absorbe ettiği zaman (ışık foton denilen enerji parçacıklarından oluşur), enerji kazanır ve yüksek bir enerji seviyesine gider. Atomun bu heyecanlı hali kısa ömürlüdür ve orta dereceli bir metastabil durum seviyesine düşer. Bu düşüşte atom ısı enerjisini kaybeder ancak foton enerjisini korur.

Kısa bir süre sonra atom, foton enerjisini ışık şeklinde serbest bırakarak kendiliğinden orijinal veya yer seviyesine düşer. Bu tür fotoğraf yayılımı fenomeni, Şekil 2.44'te şematik olarak gösterilmiştir. Lazer emisyonu, üst seviye, düşük seviye pahasına yeterince doldurulduğunda elde edilir. Böyle bir duruma nüfus çevrimi denir ve bunu elde etme yöntemine pompalama denir.

Kalıcı elementler katı, sıvı, gaz veya yarı iletken olabilir. Katı kalıcı malzemelerin bazıları yakut, erbiyum garnet, neodimyum katkılı itriyum alüminyum garnet veya YAG'dir. Katı lazerler normalde% 1'in altında, çok düşük verime sahiptir.

Neodim oksit gibi sıvıya dayanıklı malzemeler, darbe güç çıkışlarında katı lazerden daha etkilidir.

Dayanıklılık için kullanılan gazlar hidrojen, helyum, azot, argon ve karbondioksiti içerir. Gaz lazerleri en yüksek güç çıkışına sahiptir ve% 25 kadar yüksek verimli sürekli ışın lazerleri olarak kullanılabilir.

Katı hal dayanıklı malzemeleri arasında galyum ve indiyum arsenit gibi tek bir yarı iletken kristalleri, kadmiyum, selenyum ve kükürt alaşımları bulunur. Yarı iletken lazerler ağırlık bakımından küçük, enerji tüketiminde düşüktür ve% 70'e kadar çok yüksek verime sahiptir.

Endüstriyel amaç için sıklıkla kullanılan kalıcı malzeme yakuttur. Yakut, içinde% 0-05 oranında krom atomlu alüminyum oksittir. Pratik bir lazer şekli, 10 mm çapında ve 100 mm uzunluğunda, tam olarak topraklanmış ve cilalı uçlardan biri, % 100 diğeri% 98 yansıtıcı olan bir çubuktan oluşabilir.

Bu onlara göre gümüşleme yaparak elde edilir. Yakut kristalli krom iyonları uyarılmış radyasyon yayar ve radyasyonun yoğunluğu tekrar tekrar boşaldıkça arttığında monokromatik ışığın lazer ışını, yakmak için bir merceğin içinden kaynaklandığı noktaya odaklanan yakut ucundan daha az yansıyan geçitten geçer. Şekil 2.45, bir yakut lazeri düzenlemesini göstermektedir. Bir yakut lazerin verimi, % 01 sırasına göre çok düşüktür. Buna rağmen yakut lazerleri kaynak aracı olarak yaygın şekilde kullanılmaktadır.

Lazer atımının süresi kısa, 10 - ⁹ saniyedir. Bu, bir Xenon flaş borusundan bir kondansatör sırasını boşaltarak elde edilir. Flaş tüpüne 18 kv şarj ile enerji verilir. Böylece lazer ışını darbelerle elde edilir. Xenon lambayı sürekli olarak yakması için çok sayıda kondansatör bankası olması mümkündür, ancak yakut çubuğu ve yansıtan sistem o kadar ısıtılır ki, çalışma sınırları dahilinde tutulmaları mümkün değildir.

En verimli soğutmada bile, dakikada 100'den fazla darbenin elde edilmesi zordur. Yakut lazer için darbe tekrarlama frekansı (PRF) normalde yaklaşık 10-15'tir. Böylece, pompalama enerjisinin çoğu, ısı şeklinde israf edilir. Bununla birlikte, düşük enerji çıktısına rağmen, kaynak için kullanmak mümkündür, çünkü 10 ⁹ W / mm2 derecesinde çok yüksek enerji konsantrasyonu elde edilir.

Bir xenon arc lambası, içine kapalı iki tungsten elektrotu ile optik olarak şeffaf bir kuvarsdan üretilmiş bir ampuldür. Kapalı konumda, lambadaki xenon basıncı 10 atmosferdir. Ksenon lambasının gücü, en az 70 volt yük gerilimi olmayan ve düşme volt amper karakteristiğine sahip bir dc kaynağından sağlanır. Xenon arc lambaları yüzlerce saat sürekli olarak çalıştırılabilir.

Kaynak için en faydalı lazer, lazerli ortamın 20 ila 50 torr (mm civa) bir basınçta 1: 1: 10 oranında bir C02, azot ve helyum karışımı olduğu C02 lazeridir. 30.000 volta kadar elektriksel deşarj. Bir CO2 lazer, 20 kw'a kadar bir çıktıyla sürekli çalışabilir. Lazer ışını 1.06 µm dalga boyu olan kızılötesi radyasyondan oluşur, yani 106, 00A ° (1 Angstrom, A ° = 10-10 m).

Bir CO2 lazer, içerisinde kalıcı gaz karışımının aktığı bir cam tüpten oluşur. İki ucun her birinde, yüksek voltaj boşalmasının ayarlandığı bir elektrot vardır. Sağlam bir lazer gibi, her birinin ucunda bir yansıtıcı vardır - bunlardan biri kısmen yansıtmaktadır. İki yansıtıcı arasındaki boşluğa lazer boşluğu denir. Yarı yansıtıcı yüzeyden yayılan lazer ışını, Şekil 2.46'da gösterildiği gibi istenen noktaya odaklanır.

Lazer ışını kaynağı EBW ışınından daha çok yönlüdür çünkü metalleri havada, bir gaz kalkanında ve vakumda kaynak yapabilir. Ayrıca, lazer ışını onlar tarafından engellenmediğinden şeffaf malzemelerden de kaynak yapabilir. Halen 10 mm kalınlığa kadar kaynak plakalarında lazer ışını başarıyla kullanılmıştır.

Ticari olarak, lazer kaynağı, ince kabloların çoğu zaman mikro devre kartlarındaki, katı hal devrelerindeki ve mikro modüllerdeki filmlere bağlanacağı radyo mühendisliği ve elektronik alanında kullanım bulmaktadır. Bir lazer ışını, altın ve silikon, germanyum ve altın, nikel ve tantal, bakır ve alüminyum gibi mikroelektronikte kullanılan çeşitli metal kombinasyonlarını kaynaklayabilir. Havacılık endüstrisinde olduğu gibi yüksek kalitede hassas işlerde ve otomobil endüstrisinde olduğu gibi yüksek hızlı seri üretim uygulamalarında kullanılması da bekleniyor.

Tipik olarak lazer kaynağı, 0-1 ila 2 mm kalınlığındaki tabakalarda yüksek kalitede kaynakların üretildiği, kesime dayanıklı çeliklerin ve titanyum alaşımlarının kaynağında başarıyla kullanılmıştır. Kaynakların vakumlu olduğu ve ana metalinkinin% 90'ına dayandığı bulunmuştur. Lazer kaynağı için 10 ila 15 m / saat arasındaki kaynak hızı kullanılmıştır.

Her ne kadar lazer kaynağı yüksek potansiyele sahipse ve yakın gelecekte EBW ile rekabet etmesi bekleniyor, ancak şu anda yüksek güçlü lazer nadir görülen bir ekipmandır ve son derece pahalıdır.