Jan 02,2026
Kapag nagsimula ang laser welding, ang mga matinding photon na ito ay tumama sa ibabaw ng metal at inilipat ang kanilang enerhiya sa mga electron sa loob. Sa umpisa, ang mga metal ay hindi masyadong sumisipsip ng ilaw sa malapit na infrared, at aktwal na binabalik ang 50 hanggang 90 porsiyento nito. Ngunit nagbago nang malaki ang sitwasyon kapag nagsimula nang mag-melt sa paligid ng 1500 degree Celsius sa mga materyales na bakal. Ang kakayahan na sumipsip ng enerhiya ay tumaas ng halos sampung beses sa panahon ng transisyong ito. Ang dahilan kung bakit nangyayari ang lahat ng ito ay nakadepende higit sa lahat sa power density. Karamihan sa mga engineering alloy ay magsisimulang mag-melt nang maayos kapag nailantad sa higit sa isang milyong watts bawat parisukat na sentimetro. Mahalaga rin ang thermal conductivity sa pagtukoy kung gaano karaming enerhiya ang kailangan. Halimbawa, ang tanso ay may thermal conductivity na 401 watts bawat metro Kelvin kumpara lamang sa 22 watts bawat metro Kelvin para sa titanium. Ibig sabihin, kailangan ng tanso ng humigit-kumulang tatlong beses na mas maraming enerhiya upang makamit ang katulad na lalim ng pagkatunaw. Upang mapanatili ang kalidad ng weld, kinakailangan ang maingat na kontrol sa temperatura. Kung ang peak temperature ay lumampas sa 80 porsiyento ng kailangan upang mapasinaya ang materyales, magkakaroon ng problema dahil sa labis na pagpapalawak ng singaw na lumilikha ng hindi gustong porosity sa huling produkto.
Ang pagpili ng welding mode ay sumasalamin sa pangunahing kompromiso sa pagitan ng kontrol at pagba-balance:
| Parameter | Modo ng Konduksyon | Modo ng Keyhole |
|---|---|---|
| Densidad ng Kapangyarihan | < 10 µ W/cm² | > 10 W/cm² |
| Lalim ng Pagbabad | Mababaw (0.1–2 mm) | Malalim (hanggang 25 mm) |
| Mga Aplikasyon | Pagsasara ng manipis na sheet | Mga struktural na sambungan sa aerospace |
| Pagkabagot dahil sa init | Pinakamaliit | Katamtaman (nangangailangan ng gas shielding) |
Sa conduction mode welding, kumakalat ang init pahalang sa material, na nagiging mainam para sa pag-sealing ng mga battery casing kung saan kailangang mapanatili ang mababang heat input. Kapag tumataas ang intensity, dadaan naman tayo sa keyhole mode. Ang presyon ng singaw ay literal na bumubutas ng pansamantalang butas sa metal, na nagbibigay-daan sa laser beam na lumusong nang mas malalim sa workpiece. Ang pamamarang ito ay kayang gumawa ng single-pass welds kahit sa makapal na bakal para sa paggawa ng barko na mga 15 mm kapal, bagaman dapat marunong ang mga operador sa kanilang mga parameter. Mahalaga ang posisyon ng beam, kasama ang antas ng kapangyarihan at bilis ng paggalaw ng torch. Kung sakaling bumagsak ang keyhole habang nananahi—na madalas mangyari sa mga factory environment—lalikha ito ng mga nakakaantig na pores na humihina sa huling produkto at nangangailangan ng rework.
Ang mga fiber laser ay lumilikha ng maliwanag at nakapokus na liwanag kapag pinipiga nila ang mga espesyal na optical fiber na naglalaman ng rare earth materials gamit ang semiconductor diodes. Kasali sa proseso ang stimulated emission sa loob ng mga gain medium na ito, na nagreresulta sa isang matatag na laser beam na may haba na humigit-kumulang 1,060 hanggang 1,080 nanometers. Ang saklaw ng wavelength na ito ay tugma sa kung saan karamihan sa mga metal ay sumisipsip ng enerhiya nang pinakamabuti, kaya mainam ito para sa mga industriyal na aplikasyon. Mahalaga rin kung gaano kaganda ang kalidad ng beam. Kapag sinusukat bilang M squared values na nasa ilalim ng 1.1, ang mas mataas na kalidad ng beam ay nangangahulugang mas mapupukos ang laser sa mas maliit na spot at mas malalim ang pagbabad sa materyal habang nagpo-proseso ng pagputol o pagsala. Hindi rin maaaring balewalain ng mga tagagawa ang thermal control. Kung tumataas ang temperatura, bumababa nang malaki ang output power—humigit-kumulang 15% bawat 10 degree Celsius na tumaas sa itinakdang disenyo ayon sa pananaliksik na nailathala sa Material Processing Journal noong nakaraang taon.
Ang mga sinag ng laser ay gumagalaw sa pamamagitan ng mga nababaluktot na optical fiber upang maabot ang iba't ibang sangkap sa paghahatid tulad ng mga pangprotektang bintana, collimator, galvanometer scanner, at mga espesyalisadong F-theta lens na tumutulong sa paghubog at pagtuon ng sinag hanggang sa mga tuldok na may lapad na 20 micrometer lamang. Kapag gumagana sa keyhole mode, ang mga laser na ito ay nagbubuga ng power density na higit sa 1 milyong watts bawat parisukat sentimetro, na nangangahulugang ang mga materyales ay agad na nauunlad. Ang pagbabago sa focal point ng laser o paggamit ng mga teknik tulad ng circular oscillation ay nakakatulong upang mapanatiling matatag ang natutunaw na pulo habang nananahi at mapababa ang hindi gustong spatter. Halimbawa, ang pag-aayos sa focal length: ang pagpapaikli nito ay nagdaragdag ng power density ng humigit-kumulang 40 porsiyento, ngunit nagdudulot ng mas masikip na toleransiya para sa depth of focus. Nangangailangan ito ng napakatiyak na motion control system upang mapanatili ang magandang kalidad ng weld sa iba't ibang bahagi.
Kapag hinampas ng sinag ng laser ang materyal, mabilis na nag-iinit ang lugar nito lampas sa punto ng pagkatunaw, na nagbubuo ng isang natutunaw na pool na kumikilos naiiba depende sa paraan ng pagwelding. Sa keyhole welding, ang presyon ng singaw ay lumilikha ng isang malalim at makitid na butas na minsan ay umabot ng 25 mm ang lalim. Napakahalaga ng katatagan ng espasyong ito para maiwasan ang mga depekto dahil kapag ito'y biglang bumagsak, maaaring magdulot ito ng turbulensiya na magbubunga ng mga butas sa humigit-kumulang 12% ng lahat ng produksyon ng mga weld batay sa pananaliksik mula sa Journal of Materials Processing noong nakaraang taon. Ang conduction mode welding ay nagreresulta sa mas manipis na mga pool na nananatiling medyo kalmado nang hindi masyadong galawin ang likido. Habang gumagalaw ang laser, ang metal ay mabilis na tumitigas dahil ang paglamig ay nangyayari sa bilis na higit sa isang milyong degree bawat segundo. Ang sobrang mabilis na paglamig na ito ay nakakatulong upang mapabuti ang istruktura ng grano at mapaliit ang mga brittle intermetallic compounds na nagpapahina sa mga sumpian. Ayon sa mga pagsusuri, ito ay nagdudulot na ang mga bahaging pinagdikit ay humigit-kumulang 30% na mas duktil kumpara sa mga katulad na bahagi na ginawa gamit ang tradisyonal na arc welding. Ang pagkamit ng magandang resulta ay lubos na nakadepende sa kontrol sa hugis ng keyhole at sa bilis ng paglamig, kaya mahalaga ang maayos na pag-setup ng sistema ng laser welding upang matiyak ang pagkakaroon ng magkakasinggrano at maiwasan ang problematic dendritic structures na nagpopokus ng tensyon.
Ang laser welding ay naging napakapresyo dahil ito'y nakatuon sa coherent light na bumabagsak sa napakaliit na mga spot, kung minsan ay mas mababa sa 0.1 mm ang lapad, at pinapanatili ang beam divergence sa ilalim ng 0.1 degree. Ang resulta nito ay paglikha ng power density na higit sa 1 MW bawat parisukat na sentimetro, na nagpapahintulot sa mga materyales na mabilis na natunaw eksaktong sa lugar kung saan kailangan habang pinananatiling napakaliit ang heat-affected area—mga kalahating milimetro lamang, kumpara sa 5 hanggang 15 mm kapag gumagamit ng tradisyonal na arc welding. Ano ang resulta? Ang mga bahagi ay mananatiling halos hindi naliligaw ang hugis, nananatiling buo ang orihinal na katangian ng metal, at kahit mga mahihirap na alloy tulad ng aluminum-lithium o nitinol ay maaaring mapagtrabaho nang walang problema. Ang mga modernong sistema ay mayroon na ngayon mga kamangha-manghang tampok tulad ng beam oscillation at pulse shaping na direktang kontrolado ang daloy at pagkakapad ng molten metal habang nagaganap ang proseso. Kapag isinama sa robotic arms, ang laser welder ay kayang magprodyus ng pare-parehong matibay na joints sa napakabilis na bilis—mahigit sa 100 mm bawat segundo—na kung saan ay 2 hanggang 10 beses na mas mabilis kaysa sa TIG o MIG welding techniques. Ang mga sistemang ito ay kayang humawak sa lahat ng uri ng mahihirap na posisyon at iba't ibang kombinasyon ng materyales, tulad ng pagsasama ng copper at aluminum habang maingat na binabale-wala ang mga nakakaabala nilang intermetallic layer. Ang mga tagagawa sa iba't ibang industriya—mula sa aerospace components, medical devices, at electric vehicles—ay nakakakita ng mas kaunting bahaging tinatapon, mas kaunting pangangailangan sa finishing work, at kabuuang pagpapabuti sa productivity metrics.
EN
