ตัวอย่างการวิเคราะห์การใช้งานการเชื่อมด้วยเลเซอร์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางแกนต่างกัน

ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของแกนเลเซอร์จะส่งผลต่อการสูญเสียการส่งผ่านและการกระจายความหนาแน่นของพลังงานแสง การเลือกขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของแกนที่เหมาะสมจึงมีความสำคัญมาก หากขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของแกนใหญ่เกินไป จะทำให้เกิดการบิดเบือนของโหมดและการกระเจิงในการส่งผ่านเลเซอร์ ส่งผลต่อคุณภาพของลำแสงและความแม่นยำในการโฟกัส ในทางกลับกัน หากขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของแกนเล็กเกินไป จะทำให้ความสมมาตรของความหนาแน่นของพลังงานแสงในใยแก้วนำแสงแบบโหมดเดียวแย่ลง ซึ่งไม่เอื้อต่อการส่งผ่านแสงเลเซอร์กำลังสูง.

1. ข้อดีและการประยุกต์ใช้เลเซอร์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางแกนเล็ก (<100 ไมโครเมตร)

วัสดุที่มีการสะท้อนแสงสูง: อลูมิเนียม ทองแดง สแตนเลส นิกเกิล โมลิบเดนัม เป็นต้น

(1)วัสดุที่มีการสะท้อนแสงสูงจำเป็นต้องเลือกเลเซอร์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางแกนเล็ก ลำแสงเลเซอร์ที่มีความหนาแน่นพลังงานสูงจะถูกใช้เพื่อให้ความร้อนแก่วัสดุอย่างรวดเร็วจนกลายเป็นของเหลวหรือไอ ซึ่งจะช่วยเพิ่มอัตราการดูดซับเลเซอร์ของวัสดุและทำให้การประมวลผลมีประสิทธิภาพและรวดเร็ว การเลือกเลเซอร์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางแกนใหญ่สามารถนำไปสู่การสะท้อนแสงสูงได้ง่าย ซึ่งอาจนำไปสู่การเชื่อมเสมือนจริงหรือแม้กระทั่งการไหม้ของเลเซอร์ได้

วัสดุที่ไวต่อการแตกร้าว: นิกเกิล, ทองแดงชุบนิกเกิล, อลูมิเนียม, สแตนเลส, โลหะผสมไทเทเนียม เป็นต้น

โดยทั่วไปแล้ว วัสดุนี้ต้องการการควบคุมอย่างเข้มงวดในบริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนและบ่อหลอมขนาดเล็ก ดังนั้นจึงควรเลือกใช้เลเซอร์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางแกนเล็กจะเหมาะสมกว่า

การประมวลผลด้วยเลเซอร์ความเร็วสูง:

(3)การเชื่อมแบบทะลุทะลวงลึกต้องใช้การประมวลผลด้วยเลเซอร์ความเร็วสูง และจำเป็นต้องเลือกเลเซอร์ที่มีความหนาแน่นพลังงานสูงเพื่อให้แน่ใจว่าพลังงานของเส้นเลเซอร์เพียงพอที่จะหลอมวัสดุด้วยความเร็วสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการเชื่อมแบบซ้อนทับ การเชื่อมแบบทะลุทะลวง ฯลฯ ซึ่งต้องการความลึกในการทะลุทะลวงที่สูงกว่า ควรเลือกเลเซอร์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางแกนเล็กให้เหมาะสม

2. ข้อดีและการประยุกต์ใช้เลเซอร์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางแกนขนาดใหญ่ (>100 ไมโครเมตร)

ด้วยขนาดแกนกลางและจุดแสงที่ใหญ่ พื้นที่การกระจายความร้อนที่กว้าง และขอบเขตการทำงานที่กว้างขวาง ทำให้สามารถหลอมละลายเฉพาะผิววัสดุในระดับไมโครเท่านั้น ซึ่งเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานในด้านการเคลือบด้วยเลเซอร์ การหลอมใหม่ด้วยเลเซอร์ การอบอ่อนด้วยเลเซอร์ การชุบแข็งด้วยเลเซอร์ ฯลฯ ในด้านเหล่านี้ จุดแสงขนาดใหญ่หมายถึงประสิทธิภาพการผลิตที่สูงขึ้นและข้อบกพร่องที่น้อยลง (การเชื่อมด้วยการนำความร้อนแทบไม่มีข้อบกพร่อง)

ในแง่ของการเชื่อมจุดขนาดใหญ่ส่วนใหญ่ใช้สำหรับการเชื่อมวัสดุผสมซึ่งใช้สำหรับการเชื่อมประสานด้วยเลเซอร์ที่มีแกนขนาดเล็ก: จุดเลเซอร์ขนาดใหญ่ทำให้พื้นผิวของวัสดุละลายเล็กน้อย เปลี่ยนจากของแข็งเป็นของเหลว ซึ่งช่วยเพิ่มอัตราการดูดซับเลเซอร์ของวัสดุได้อย่างมาก จากนั้นจึงใช้แกนขนาดเล็กในกระบวนการนี้ เนื่องจากการอุ่นล่วงหน้าของจุดเลเซอร์ขนาดใหญ่ การประมวลผลภายหลัง และการไล่ระดับอุณหภูมิที่สูงในบ่อหลอมเหลว วัสดุจึงไม่เสี่ยงต่อการแตกร้าวที่เกิดจากการให้ความร้อนและการเย็นตัวอย่างรวดเร็ว วิธีนี้สามารถทำให้รอยเชื่อมเรียบเนียนขึ้นและลดการกระเด็นของโลหะได้ดีกว่าการใช้เลเซอร์แบบเดี่ยว