Tia laser là chùm năng lượng ánh sáng tập trung được tạo ra ở một bước sóng cụ thể. Trong tự nhiên, ánh sáng tồn tại trên một phổ bước sóng, từ rất ngắn (tia X và tia gamma) đến rất dài (sóng vô tuyến). Con người chỉ có thể nhìn thấy ánh sáng khả kiến hoặc bước sóng 'ánh sáng trắng' từ khoảng 430-690 nanomet (nm). Chùm tia laser là sự tập trung năng lượng ánh sáng được khuếch đại ở một bước sóng cụ thể. Đó là ánh sáng kết hợp, cho phép tập trung vào một điểm hẹp và một chùm tia hẹp trên khoảng cách xa. Từ laser là từ viết tắt của cụm từ khuếch đại ánh sáng bằng phát xạ kích thích.
Nguyên lý hoạt động của máy hàn laser
Một chùm tia laser được tạo ra bên trong tinh thể ruby. Tinh thể ruby được làm bằng nhôm oxit với crom phân tán khắp nơi. Đang hình thành khoảng 1/2000 tinh thể, viên hồng ngọc này không tự nhiên. Gương tráng bạc được lắp bên trong ở cả hai mặt của tinh thể. Một mặt của gương có một lỗ nhỏ, một chùm tia đi ra qua lỗ này.
Một ống đèn flash được đặt xung quanh tinh thể ruby, chứa đầy khí trơ xenon. Đèn flash được thiết kế đặc biệt sao cho tốc độ chớp khoảng hàng nghìn lần mỗi giây.
Năng lượng điện được chuyển đổi thành năng lượng ánh sáng, hoạt động nhờ đèn flash.
Tụ điện có chức năng lưu trữ năng lượng điện và cung cấp điện áp cao cho đèn flash để hoạt động bình thường.
Năng lượng điện được giải phóng từ tụ điện và xenon chuyển đổi năng lượng cao thành ánh sáng chớp trắng với tốc độ 1/1000 mỗi giây.
Các nguyên tử crom trong tinh thể hồng ngọc bị kích thích và được bơm năng lượng cao. Do sinh nhiệt nên một phần năng lượng này bị mất đi. Nhưng một phần năng lượng ánh sáng được phản xạ từ gương này sang gương khác, và các nguyên tử crom lại bị kích thích cho đến khi mất hết năng lượng dư thừa, đồng thời tạo thành một chùm ánh sáng hẹp, kết hợp. Chùm ánh sáng này thoát ra qua một lỗ nhỏ ở đầu gương của tinh thể.
Chùm tia hẹp này được hội tụ bởi thấu kính hội tụ quang học để tạo ra chùm tia laser nhỏ có cường độ mạnh trên phôi.
Chùm tia laser thay đổi khi tương tác với vật liệu
Sự hấp thụ năng lượng laser của vật liệu thay đổi tùy theo một số yếu tố, chẳng hạn như bước sóng, độ dày vật liệu, cấu trúc tinh thể, phụ gia vật liệu, cấu trúc phân tử, v.v. Quá trình này tận dụng lợi thế của các đặc tính vật liệu này và laser để tạo ra liên kết giữa 2 vật liệu nhựa—một vật liệu truyền năng lượng laser và một vật liệu hấp thụ năng lượng laser.
Khi một chùm tia laser gặp bất kỳ vật liệu nào như nhựa, nó sẽ được truyền đi, phản xạ hoặc hấp thụ dựa trên bước sóng và thành phần của vật liệu mà nó gặp phải. Hầu hết các vật liệu đều thể hiện một số mức độ của cả 3 hiệu ứng, nhưng ở các tỷ lệ khác nhau. Một vật liệu có thể trong suốt về mặt quang học đối với ánh sáng trong quang phổ khả kiến và hấp thụ rất tốt đối với tia laser hồng ngoại, hoặc mờ đục đối với mắt chúng ta nhưng trong suốt đối với tia laser hồng ngoại.
Cơ khí máy hàn laser
Hàn laser là quá trình tạo ra sự kết dính của các vật liệu bằng nhiệt thu được từ chùm tia sáng tập trung chiếu vào bề mặt cần hàn.
Điều này đạt được thông qua các giai đoạn sau:
1. Tương tác của chùm tia laser với vật liệu phôi.
2. Dẫn nhiệt và tăng nhiệt độ.
3. Sự bốc hơi nóng chảy và nối ghép: Khi sử dụng chùm tia laser để hàn, bức xạ điện từ tác động vào bề mặt kim loại cơ bản với năng lượng tập trung đến mức nhiệt độ bề mặt kim loại nóng chảy và hình thành các khối kim loại nóng chảy bên dưới.
