溶接ロボットのレーザー加工の原理
レーザー彫刻は、レーザーシステムの最も一般的に使用されるアプリケーションです。レーザービームと材料の相互作用のメカニズムにより、レーザー加工は大きくレーザー熱処理と光化学反応加工の2種類に分けられます。レーザー熱処理とは、材料の表面に投影されたレーザービームによって生成される熱効果を使用して、レーザー溶接、レーザー彫刻および切断、表面改質、レーザーマーキング、レーザー穴あけおよびマイクロプロセッシングなどの処理プロセスを完了することを指します。 。;光化学反応処理とは、レーザービームが対象物を照射し、高密度レーザー高エネルギー光子によって光化学反応の処理プロセスが開始または制御されることを指します。光化学堆積、ステレオリソグラフィー、レーザー彫刻およびエッチングなどを含みます。
レーザー加工は、光のエネルギーを利用して、レンズで集束させた後、焦点で高いエネルギー密度を実現し、光熱効果で加工します。レーザー加工は工具を必要とせず、加工速度が速く、表面変形が少なく、さまざまな材料を加工できます。レーザービームは、穴あけ、切断、スクライビング、溶接、熱処理など、材料のさまざまな処理を実行するために使用されます。準安定エネルギー準位を持つ特定の物質は、外部光子の励起下で光エネルギーを吸収し、高エネルギー準位の原子数を低エネルギー準位の原子数よりも多くします。粒子の数は逆になります。照射されると、光子のエネルギーはこれら2つのエネルギーの対応する差に等しくなります。このとき、刺激された放射が生成され、大量の光エネルギーが出力されます。
他の加工技術と比較して、レーザー加工には独自の特徴と利点があり、その主な特徴は次のとおりです。
1.非接触処理。レーザーは非接触処理であり、工具なしで切断し、機械的ストレスなしで刃先を切断し、工具の摩耗や交換、分解および組み立ての問題がないため、処理時間を短縮できます。溶接には電極やフィラー材料、および精製は必要ありません。深溶け込み溶接により生成この効果により、溶接の不純物含有量が低く、高純度になります。集束レーザービームは106〜1012W / cm2の高出力密度を持ち、高速溶接や高速切断に使用できます。光の非慣性を利用して、高速溶接や切断で素早く停止・始動できます。
2.加工材の熱影響部が小さい。レーザー光線は、局所領域の物体の表面を照射します。処理された部分の温度が高く、発生する熱は大きいですが、処理中の移動速度は非常に速く、熱の影響を受ける領域は小さく、照射されていない部分はほとんどありません。影響。実際の熱処理、切断、溶接の工程では、基本的に加工物は変形しません。レーザー加工のこの特徴が、局所熱処理や受像管溶接にうまく適用されています。
3.柔軟な処理。レーザービームは焦点を合わせ、発散し、誘導するのが簡単であり、さまざまな処理要件に適応するためにさまざまなスポットサイズと出力サイズを簡単に取得できます。また、外部光路システムを調整してビームの方向を変えることで、CNC工作機械やロボットと接続して、複雑なワークを処理できるさまざまな処理システムを形成します。レーザー加工は電磁干渉を受けず、大気環境で加工できます。
4.マイクロエリア処理が可能です。レーザービームは集束できるだけでなく、波長レベルのスポットに集束することもできます。このような小さな高エネルギースポットを使用すると、マイクロエリア処理に使用できます。
5.密閉容器内のワークピースは、透明な媒体を介して処理できます。
6.高硬度、高脆性、高融点の金属および非金属材料の処理。
溶接ロボットのレーザー加工の原理
溶接ロボットのレーザー加工の原理
レーザー加工技術
これは、レーザービームと物質の相互作用の特性を利用して、材料（金属および非金属を含む）の切断、溶接、表面処理、穴あけ、および微細加工を行う技術です。レーザー加工は、高度な製造技術として、自動車、電子機器、電化製品、航空、冶金、機械製造などの産業分野で広く使用されており、製品の品質と労働生産性の向上、自動化、無公害においてますます重要な役割を果たしています。 、および材料消費量の削減。効果。
溶接ロボットのレーザー加工
溶接ロボットレーザー加工は、集束レーザービームを熱源として使用し、ワークに衝撃を与えて金属または非金属のワークを溶かし、小さな穴、切り込み、接続、クラッディングなどを形成する加工方法です。レーザー加工は、本質的にレーザーが不透明な材料と相互作用するプロセスであり、微視的には量子プロセスであり、巨視的には反射、吸収、加熱、溶融、気化として現れます。
異なる出力密度のレーザービームの下で、材料の表面積はさまざまな変化を受けます、これらの変化には、表面温度の上昇、溶融、気化、小さな穴の形成、および光誘起プラズマの生成が含まれます。
1レーザー出力密度が1桁未満
レーザー出力密度が1桁未満の場合、金属によるレーザーエネルギーの吸収によって材料の表面温度が上昇するだけで、固相は変化しません。主に表面熱処理に使用されます。相変化硬化処理または部品のろう付け。レーザー出力密度が1桁以内の場合、熱伝導加熱が発生し、材料の表面が溶融します。これは主に、金属表面の再溶融、合金化、クラッド、および熱伝導溶接（薄板高など）に使用されます。スピード溶接、精密スポット溶接など）。
2レーザー出力密度が桁違いに達する
レーザー出力密度がオーダーに達すると、材料の表面にレーザービームが照射され、レーザー熱源の加熱温度が金属の沸点に達し、プラズマ蒸気を形成して激しく蒸発します。気化膨張圧力の作用により、液面がへこんで深い穴を形成します。同時に、レーザービームの作用により金属蒸気がイオン化され、光誘起プラズマが生成されます。このステージは、主にレーザービームの深溶け込み溶接、切断、穴あけに使用されます。
3レーザービームの出力密度が1桁以上
レーザービームの出力密度が1桁を超えると、光誘起プラズマがレーザービームの入射方向に逆らって伝播し、プラズマ雲を形成し、プラズマによってレーザーを遮蔽する現象が発生します。この段階は、パルスレーザーによる穴あけ、衝撃硬化およびその他の処理にのみ適しています。
レーザー技術者は、高出力密度のレーザービームをワークピースに照射して材料を溶融および気化させ、穿孔、切断、溶接などの特別な処理を実行します。初期のレーザー加工は、出力が低いため、主に小さな穴やマイクロ溶接に使用されていました。 1970年代までに、高出力炭酸ガスレーザー、高繰り返し周波数イットリウムアルミニウムガーネットレーザーの出現、およびレーザー加工メカニズムとプロセスの詳細な研究により、レーザー加工技術は大きな進歩を遂げ、その適用範囲は拡張されました。数キロワットのレーザー加工装置の出現、および光電追跡、コンピューターデジタル制御、工業用溶接ロボットなどの技術の組み合わせにより、レーザー加工の自動化レベルと使用機能が大幅に向上しました。
レーザー加工装置は、レーザー、光学システム、機械システム、制御および検出システムの4つの主要部分で構成されています。レーザーから出力される高強度のレーザービームは、レンズを通してワークピースに集束され、焦点での出力密度は摂氏10,000度以上の温度に達する可能性があります。あらゆる材料が瞬時に溶融して蒸発します。レーザー加工では、この光エネルギーの熱効果を利用して、材料の溶接、穴あけ、切断を行います。加工に一般的に使用されるレーザーは、主にYAG固体レーザーと二酸化炭素ガスレーザーです。炭酸ガスレーザーは、構造がシンプルで、出力範囲が広く、エネルギー変換効率が高いという利点があるため、材料のレーザー加工に幅広く使用できます。
