Soldatura laserica est unus e magnis aspectibus applicationis technologiae processus lasericae, sed etiam technologia soldaturae aspectu maxime conspicua et promittens saeculi XXI. Comparata cum modis soldaturae traditis, soldatura laserica multa commoda habet, qualitatem soldaturae altiorem et efficientiam celeriorem. Hodie, technologia soldaturae lasericae late in fabricatione, metallurgia pulveris, industria autocinetica, industria electronica, biomedicina et aliis campis adhibita est.
Secundum mechanismum formationis piscinae soldadurae, soldadura laserica duos modos soldadurae fundamentales habet: soldaduram conductionis caloris et soldaduram penetrationis profundae (foraminis parvi). Calor a soldadura conductionis caloris generatus per translationem caloris ad rem laboris diffunditur, ita ut superficies soldadurae liquefiat, nullo fere phaenomeno vaporisationis, quod saepe in soldadura partium tenuium parietum lentarum adhibetur. Soldatura fusionis profundae materiam vaporizat et magnam quantitatem plasmatis format. Propter calorem magnum, foramina in parte anteriore piscinae fusae erunt. Soldatura penetrationis profundae rem laboris penitus soldare potest, et energia ingressa magna est, celeritas soldadurae magna est, modus soldadurae lasericae latissime adhibitus.
Multi parametri processus qualitatem soldadurae laseris afficiunt, ut densitas potentiae, forma undae pulsus laseris, defocus, celeritas soldadurae, et gas auxiliaris flatus.
1. Densitas potentiae laseris Densitas potentiae est unus e parametris criticissimis in processu laseris. Densitate potentiae altiore, stratum superficiale ad punctum ebullitionis intra spatium temporis microsecundi calefieri potest, magnam vaporisationem efficientes. Ergo, densitas potentiae alta valde utilis est ad processum remotionis materiae, ut perforationem, sectionem et incisuram. Pro densitate potentiae humili, aliquot millisecunda requiruntur ut temperatura superficialis punctum ebullitionis attingat, et antequam stratum superficiale vaporizetur, stratum inferius punctum liquefactionis attingit, quod facile bonam fusionis soldaduram formare permittit. Ergo, in soldadura laseris per conductionem caloris, spatium densitatis potentiae est 10⁴-10⁶ W/cm².
2. Forma undae impulsus laseris
Undae formae impulsuum laseris non solum est parametrus magni momenti ad distinguendam inter ablationem materiae et liquefactionem, sed etiam parametrus clavis ad determinandum volumen et sumptum instrumentorum processus. Cum radius laseris altae intensitatis ad superficiem materiae pervenit, superficies materiae 60~90% reflexionis et amissionis energiae laseris habebit, praesertim aurum, argentum, cuprum, aluminium, titanium, et alia materia reflexionem fortem, celerem translationem caloris. Reflectantia metalli variat cum tempore dum signum impulsuum laseris percipit. Cum temperatura superficiei materiae ad punctum liquefactionis elevatur, reflectivitas celeriter decrescit, et cum superficies in statu liquefactionis est, reflexio ad certum valorem stabilizatur.
3. Latitudo impulsuum Latitudo impulsuum est parametrus magni momenti in soldadura laser pulsatili. Latitudo impulsuum determinatur a profunditate penetrationis et zona calore affecta. Quo longior latitudo impulsuum, eo maior zona calore affecta, et profunditas penetrationis augetur cum dimidia potentia latitudinis impulsuum. Attamen augmentum latitudinis impulsuum potentiam culminis minuet, ita augmentum latitudinis impulsuum plerumque ad soldaduram per conductionem caloris adhibetur, quod efficit ut magnitudo soldadurae lata et tenuis sit, praesertim apta ad soldaduram laminarum tenuium et crassarum. Attamen potentia culminis inferior influxum caloris excessivum efficit, et quaeque materia latitudinem impulsuum optimam habet quae penetrationem maximizat.
4, Defocus sutura laserica plerumque certum gradum defocus requirit, quia densitas potentiae in centro puncti focalis laseris nimis alta est, facile in foramina evaporat. Distributio densitatis potentiae relative uniformis est in utroque plano a foco laseris remoto. Duae sunt rationes defocusandi: defocus positiva et defocus negativa. Si planum focale supra materiam situm est, defocus positiva est; aliter, defocus negativa est. Secundum theoriam opticae geometricae, cum distantia inter plana defocusandi positiva et negativa et planum suturae aequalis est, densitas potentiae in plano correspondenti fere eadem est, sed forma vera lacus suturae obtenta differt. In casu defocusandi negativae, maior penetratio obtineri potest, quae cum processu formationis lacus suturae coniuncta est.
5, celeritas soldadurae Celeritas soldadurae qualitatem superficiei soldadurae, penetrationem, zonam calore affectam, etc. determinat. Celeritas soldadurae afficiet influxum caloris per unitatem temporis. Si celeritas soldadurae nimis tarda est, influxus caloris nimis magnus est, quod efficit ut materia peruretur. Si celeritas soldadurae nimis magna est, influxus caloris nimis parvus est, quod efficit ut materia soldadura opaca fiat. Celeritatem soldadurae reducere plerumque adhibetur ad penetrationem meliorem faciendam.
6, Gas protectorium adiutorium insufflatio Gas protectorium adiutorium insufflatio est processus essentialis in soldadura laserica magnae potentiae. Ex una parte, ne materiae metallicae spargantur et speculum focale polluant; ex altera parte, ne plasma in processu soldadurae generatum nimis focaletur et laser superficiem materiae attingat prohibetur. In processu soldadurae lasericae, helium, argon, nitrogenium, aliaque gasa saepe adhibentur ad piscinam liquefactam protegendam, ita ut materia in arte soldadurae ab oxidatione protegatur. Factores ut genus gas protectorium, magnitudo fluxus aeris, et angulus insufflationis magnum momentum habent in exitum soldadurae. Methodi insufflationis variae etiam certam vim in qualitatem soldadurae habent.
Helium non facile ionizatur (magnam enim energiam ionizantem habet), quo fit ut laser leniter transeat et energia fasciculi superficiem materiae laboris sine impedimento attingat. Hoc est gas protectivum efficacissimum in soldadura laserica adhibitum, sed pretium relative carum est. Argon vilius et densius est, itaque meliorem protectionem praebet. Attamen facile a plasma metallico altae temperaturae ionizatur, ita partem fasciculi a materia laboris protegens, vim lasericam effectivam soldadurae minuens, sed etiam celeritatem et penetrationem soldadurae laedens. Superficies soldadurarum ab argone protectarum leviores sunt quam eae ab helio protectae. Nitrogenium vilissimum est ut gas protectivum, sed non aptum est quibusdam generibus soldadurae chalybis inoxidabilis, praesertim propter problemata metallurgica, ut absorptionem, quae interdum poros in zona laquei creat.
Soldatura laserica, ut nova technologia ferraria, proprietates habet altae densitatis energiae, altae celeritatis, altae praecisionis, penetrationis profundae et validae adaptabilitatis. Usus eius magis ac magis late patet, quod non solum efficientiam productionis, sed etiam qualitatem ferrariae augere potest. Technologia ferrariae lasericae certe maiorem partem in campo tractationis materiarum aget.
Tempus publicationis: XXVIII Martii, MMXXIII
