レーザーは、特定の波長で生成される集中した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 線とガンマ線) から非常に長い波長 (電波) まで、さまざまな波長のスペクトルにわたって存在します。人間が見ることができるのは、約 430 ～ 690 ナノメートル (nm) の可視光または「白色光」の波長だけです。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。これはコヒーレント光であり、狭いスポットに焦点を合わせたり、狭いビームを長距離に渡って照射したりできます。レーザーという言葉は、光の増幅 (誘導放出による放射) を表す頭字語です。
レーザー溶接機の動作原理
レーザービームはルビー結晶の内部で生成される。ルビー結晶は、クロムが全体に分散した酸化アルミニウムでできている。 1/2000 のクリスタル、これは天然ルビーより少ないです。クリスタルの両側に銀コーティングされた鏡が内蔵されています。鏡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。
ルビークリスタルの周囲にキセノン不活性ガスを充填したフラッシュチューブを配置し、1秒間に数千回のフラッシュ速度を実現するよう特別に設計されています。
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積し、フラッシュチューブに高電圧を供給して適切に動作させるために設けられています。
コンデンサ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の速度で白色閃光に変換します。
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。熱発生により、このエネルギーの一部は失われます。しかし、一部の光エネルギーは鏡から鏡へと反射され、再びクロム原子は励起され、同時に余分なエネルギーが失われ、狭いコヒーレント光線が形成されます。これは、結晶の鏡の片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く強力なレーザービームが生成されます。
レーザービームは物質と相互作用すると変化する
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、材料添加物、分子構造など、さまざまな要因によって異なります。このプロセスでは、これらの材料特性とレーザーの利点を活用して、レーザーエネルギーを伝達する材料とそれを吸収する材料の 2 つのプラスチック材料を結合させます。
レーザー光線がプラスチックなどの材料に当たると、波長と材料の組成に基づいて、透過、反射、または吸収されます。ほとんどの材料は、これら 3 つの効果をある程度示しますが、その割合はさまざまです。材料は、可視スペクトルの光に対しては光学的に透明で、赤外線レーザーに対しては非常に吸収性が高い場合もあれば、人間の目には不透明でも赤外線レーザーに対しては透明である場合もあります。
レーザー溶接機のメカニック
レーザー溶接は、接合する表面に照射する集中したコヒーレント光線から得られる熱によって材料の融合を生み出すプロセスです。
これは、次のフェーズを通じて実現されます。
1. レーザービームとワークピース材料の相互作用。
2. 熱伝導と温度上昇。
3. 溶融蒸発および接合: レーザービームを溶接に使用すると、電磁放射が母材の表面に衝突し、エネルギーが集中して表面の温度が溶融蒸気となり、その下の金属の溶融物が形成されます。
