Lasersveising: Prinsipp, egenskaper og sikkerhetsaspekter

Etter å ha lest denne artikkelen vil du lære om: - 1. Introduksjon til lasersveising 2. Prinsipp og mekanisme for lasersveising 3. Ruby Laser Utstyr og oppsett 4. Drift 5. Prosessparametre 6. Sveisegenskaper 7. Sveis Joint Design 8. Programmer 9. Varianter 10. Automatisering 11. Sikkerhetsaspekter.

Introduksjon til lasersveising:

Laser (lysforsterkning ved stimulering av stråling) er kanskje det siste tilskudd til den stadig voksende familien av sveiseprosesser. Laserstrålen er svært retningsbestemt, sterk, monokromatisk (med en bølgelengde) og sammenhengende, dvs. alle bølgene er i fase. En slik stråle kan fokuseres til et meget lite sted som gir en meget høy energitetthet som kan nå 10 9 W / mm 2 .

Således kan en laserstråle smelte eller fordampe hvilket som helst kjent materiale, som elektronstrålen. Det finnes tre grunnleggende typer lasere, nemlig solid-state laser, gasslaseren og halvlederlaseren. Lasertypen avhenger av laskekilden.

Solid-state lasere bruker krystaller som rubin, safir og noen kunstig dopede krystaller, slik som neodymdopediske yttriumaluminium granat (Nd-YAG) stenger. Solid-state laseren var den første vellykkede laseren, og det er lett å forklare mekanismen for lasing av en slik laser, for eksempel en rubinlaser.

Prinsipp og mekanisme for lasersveising:

Funksjonen til en laser er å forsterke lys. Vanlig lys kan ikke brukes som laserlys fordi strålende energi fra en vanlig lyskilde er usammenhengende og distribuert over et bredt spektralområde, og monokromatiske enkeltfargekilder eksisterer ikke. På grunn av variantbølgelengder av forskjellige farger som utgjør vanlig lys, er det ikke mulig å kollimere den til et skarpt fokus uten å ofre intensitet.

For driften avhenger derfor laseren av strålingsstrålingen stimulert eller fremkalt av absorpsjonen av elektromagnetisk energi, eller partikler av energi kalt fotoner, av atomer. Når denne energien er absorbert, øker elektronene i atomet deres spinn og utvider deres baner som forårsaker atomer går inn i den opphissede tilstanden.

Denne spennende tilstanden er kortvarig, og atomet faller umiddelbart tilbake til et mellomnivå eller metastabil tilstand. I dette fallet mister atomet sin varmeenergi, men beholder sin fotonenergi. Snart etter at atomet faller spontant og tilfeldig tilbake til grunntilstanden, frigjør fotonenergien, eller kvantenergien, i form av lys som vist i figur 14.17. Denne automatisk slippe tilbake til det opprinnelige energinivået, uten å bli stimulert til å gjøre det, kalles spontan utslipp.

Så lenge et atom ligger i en opphisset tilstand, kan det induseres eller stimuleres til å avgive en foton ved en hendelsebølge av ekstern foton, hvis energi er nøyaktig lik den for fotonet frigjort av atomet ved spontan utslipp. Dette er det som kalles indusert eller stimulert strålingstråling.

Som et resultat forsterkes hendelsesbølgen av bølgen som utløses av det exciterte atom. For å produsere en laserstråle er det viktig at den utstrålede bølgen er nøyaktig i fase med bølgen som forårsaker den. På den måten kan lasere konvertere elektrisk lys, termisk eller kjemisk energi til monokromatisk, koherent stråling i de ultraviolette, synlige eller infrarøde områdene av det elektromagnetiske spektret.

Blant de solid-state lasere som brukes til industrielle formål, er lassematerialet ganske ofte rubin. Ruby er aluminiumoksid hvor ca. 0-05% er kromatomer. Kromatomene gir ikke bare aktive ioner til laservirkninger, men gir også rubinen sin karakteristiske røde farge. Kromioner avgir rødt lys når det stimuleres av grønt lys. For at laservirkningen skal skje, må den stimulerte utslippsprosessen forekomme oftere enn den motsatte prosessen med fotonabsorpsjon. Ifølge kvanteteori er sannsynligheten for disse to prosessene som skjer, bare avhengig av den relative befolkningen av energinivået som er involvert i henhold til Boltzmann-forholdet.

N 2 / N 1 = exp E 1 - E 2 / kT ....... (14.3)

hvor,

N 1 = Antall atomer ved lavere energinivå E 1,

N 2 = Antall atomer ved høyere energinivå E 2,

T = Absolutt temperatur,

k = Boltzmanns konstant.

Laserutslipp oppnås når det øvre nivået befolkes på bekostning av den nedre. En slik situasjon er referert til som populasjonsinversjon, og metoden for å oppnå dette kalles PUMPING. Solid-state lasere pumpes optisk av et blitzrør.

Milliarder av atomer, molekyler eller ioner av det aktive medium absorberer energi når de pumpes, som de holder for en veldig kort, men tilfeldig levetid, når deres levetid utløper de gir opp energi i form av en foton hver og går tilbake til deres tidligere tilstand til pumpet igjen. De frigjorte fotonene beveger seg i alle retninger i forhold til laserens optiske akse.

Hvis en foton kolliderer med et annet energiisert atom, etc., får det det til å frigjøre foton for tidlig, og de to fotene vil reise sammen i fase til neste kollisjon. Fotoner som ikke reiser parallelt med laserens optiske akse, mistes raskt fra systemet.

De som reiser parallelt med aksen, har sin lengde på banen betydelig utvidet med den optiske tilbakemelding som tilbys av speilene, før de forlater laserhulen gjennom det delvis overførende speil. Denne handlingen bidrar til å få en høyt kollimert sammenhengende lysstråle med det nødvendige effektnivået.

Beam Power og modus:

Effektdensiteten over diameteren til en laserutgangsstråle er ikke jevn og er avhengig av det laseraktive medium, dets indre dimensjoner, det optiske tilbakemeldingsdesign og det anvendte exciteringssystem. Den tverrgående tverrsnittsprofilen til en laserstråle, som viser sin kraftfordeling, kalles den tverrgående elektromagnetiske modusen (TEM). Mange forskjellige TEMs kan utformes for og hver type er vurdert av et tall.

Generelt er jo høyere tallet desto vanskeligere er det å fokusere laserstrålen til et fint sted for å oppnå en høy effekttetthet, noe som er svært viktig når laser sveises. Lasere med TEM 00, TEM 10, TEM 11, TEM 11 og TEM 20 og kombinasjoner av disse modusene blir ofte brukt. Fig. 14.17 (A) viser de grunnleggende formene til stråleffektprofilene for disse modusene. Noen lasere produserer flere forskjellige moduser, og disse kalles vanligvis som multi-modus operasjon.

Ruby Laser Utstyr og oppsett av lasersveising:

Ruby-laser utstyr består i utgangspunktet av et laserhode og en strømforsyning. Fig. 14.18 viser et skjema for en slik laser. Den består av en rubinestang med en diameter på ca. 5-15 mm og en lengde på ca. 100 til 200 mm. Diamant og lengde på rubinestangen bestemmer effekten av laserutslipp.

Dens ender er polert til optiske leiligheter og deretter forsynt for å oppnå en 100% reflekterende overflate ved den ene enden og 90-98% reflekterende på den andre enden som gir laserstråleutgangen. Avstanden mellom de to reflekterende ender gir resonanshulen ved frekvenser hvor avstanden er et integrert antall halvbølgelengder.

De reflekterende flatene er produsert av en av de to typer belegg. En type belegg er produsert ved å avsette et tynt lag av metall som aluminium, sølv eller gull. Et slikt metallbelegg kan imidlertid bli brent ved bruk og derved miste sin reflekterende kvalitet.

Et reflekterende belegg med høyere ytelse kan fremstilles ved å belegge endene av lassemateriale med flere ikke-ledende filmer som produserer dielektriske speil. Det dielektriske speilet avhenger av forstyrrelsen mellom lysbølgene som reflekteres av flerskiktsfilmene, som hovedsakelig består av sulfider og fluorider.

Den polerte rubinestangen er plassert i midten av laserhodet og er innelukket i et gjennomsiktig glassrør. Kald nitrogengass sirkuleres over overflaten av rubinestangen og strømmer ut med en returvei utenfor glassrøret. Mellom glassrøret og blitsrøret er et evakuert dobbeltvegget glassrør for å gi et vakuumskjerm.

Det dobbelvoksede vakuumrøret inneholder flytende nitrogen som gir en tilførsel av kald gass som er opptjent med en isolert slange til laserhodet. Vakuumrøret forhindrer varmestrømmen fra blitsrøret til rubinestaven, men overføringen av lys påvirkes ikke mye.

Et ytre skall inne i en dobbelt elliptisk reflekterende sylindrisk innkapsling er anordnet for å omgjøre hele aggregatet for å gi den maksimale mengde lys til rubinestangen som vist i figur 14.19. En suppressor er utstyrt for å forhindre bue mellom Xenon-lampen og ytre skallet. Blixtlampen er mest effektiv når den er varm. Derfor, for å holde den varm og samtidig forhindre bøyning på grunn av fuktighet, sirkuleres varmluften kontinuerlig over blitzen.

Strømforsyningssystemet til lasersveiselen består av kraftenheten til blitsrøret, den solenoid-betjente lukkeren og en lystransformator på en benk og laserhodet. Blitsrøret er aktivert med 18 KV forsyning. Blitzrørkretsen inneholder justerbare spoler for å variere tidspunktet for utladning, som igjen varierer varigheten av lyspulsen som skyves av blitzrøret.

For å pumpe en rubinlaser brukes vanligvis Xenon flash tube som består av en pære som er produsert av optisk gjennomsiktig kvarts som omslutter to wolframelektroder. Når lampen er av, er trykket inne i pæren 10 atmosfære. Strøm for Xenon-lampen leveres av en DC-kilde med en tomgangsspenning på minst 70 volt og en hengende volt-ampere karakteristikk.

Xenon-flashlampene kan betjenes kontinuerlig i hundrevis av timer med en hastighet på tusenvis av blinker per sekund. En intens single flash-kilde kan ha en produksjon som spenner opp til titalls millioner lysstearinlys, og en kort lysbuekilde kan ha en flashvarighet på så kort som 1 μsek (en mikrosekund). Ved å operere på denne måten blir lampen en effektiv innretning for å omdanne elektrisk energi til lysenergi som er prosessen med å pumpe laseren.

Siden laserlyset er praktisk talt monokromatisk, hovedsakelig kollimert og sammenhengende, er det enkelt å fokusere det ved bruk av de ofte brukte optiske enheter som prismer og linser. Strålen er imidlertid også fokusert av halide linser og et speil system.

Lasere klassifiseres som lasere med lav effekt (10 KW).

Drift av lasersveising:

Rubinlaseren pumpes av en Xenon eller et Krypton-blitzrør. Når blitsrøret belyser stangen, kjøres de fleste kromatomene til en spennende tilstand. Lasereffekt skjer i rubinestangen når godt over halvparten av kromatomene er pumpet til høy energi nivå eller metastabil tilstand forårsaker populasjonsinversjon. Laserehandling begynner hvis et spenet atom spontant avgir en foton langs rubinestangens akse.

Denne fotonen vil stimulere et annet spennende atom til å avgive et sekund (eller indusert) foton. Denne prosessen fortsetter kumulativt fordi fotonene reflekteres fra stangendene og traverserer resonanshulen som gjentatte ganger danner en bølgefront. Som et resultat av disse flere refleksjoner fra begge ender av rubinestangen er strålekraften bygget opp til et enormt nivå.

Hvis lysintensiteten fra blitzrøret overstiger noe kritisk nivå, finner lasingvirkningen sted og en sterk stråle fotoner med en bølgelengde på 6943A blir utstrålt i løpet av noen få tusenedeler av et sekund. Utgangsbjelken er svært retningsbestemt, sterk, monokromatisk og sammenhengende.

Energidensiteten til en lysstråle på linsens lokus er gitt av ligningen:

ρ = E / V ......... .. (144)

hvor,

p = energidensitet,

E = stråleenergi,

V = fokusvolum.

Fokusvolumet for en laserstråle er svært liten. Derfor kan energidensiteten til en slik bjelke ved fokuset være veldig høyt til 10 7 W / cm 2 . Varigheten av en laserpuls er kort, av størrelsesorden 10-9 sekunder.

Ved lasersveising er det viktig at pulser har maksimal varighet og minimumavstand, det vil si en høypulsrepetisjonsfrekvens (PRF). Rubinlasere har imidlertid lav effektivitet, og en stor del av pumpenergien omdannes til varme. Det fører til at rubinestangen blir veldig varm og derfor kan blitsrøret ikke fungere skikkelig ved høye PRFer.

Dette nødvendiggjør tilbaketrekking av så mye av varmen som oppnås ved optisk pumping som mulig; for eksempel for en solid-state laser med en 400W gjennomsnittlig utgang, må kjølesystemet fjerne ca. 15 KW avfallsvarme. Dermed er PRF og effektutgang av lasere begrenset av deres kjølesystemer. Effektiviteten til rubinlasere er svært lav; ca 0-1%. Til tross for dette faktum er imidlertid rubinlasere mye brukt som sveiseverktøy.

Med eksisterende sveiselasere kan PRF variere mellom 1 og 100 per minutt. Området penetrert av en enkelt laserpuls er en brøkdel av en mm. Dette er grunnen til at slike lasere blir mer populært brukt for å lage bare spotforbindelser.

På grunn av deres lave PRF og lav effekt, kan laserne likevel ikke kaste med EBW-prosessen, som er i stand til å lage meget smale og dype gjennomtrengningssveiser i tyngre metaller. Laserstrålesveising i forhold til elektronstrålesveising er imidlertid mer allsidig fordi det kan sveise metaller i luften, i gassskjold og til og med i vakuum. Også en laserstråle kan sveise gjennom gjennomsiktige materialer fordi de ikke hindrer passasjen av laserlys.

Mye av lyset fra en laser passerer gjennom sidene av rubinestangen og blir ikke en del av laserstrålen. Til tross for den resulterende ekstremt lave effektiviteten er disse energitapene akseptable fordi fokusert lyspunkt fra en laser er millioner ganger mer intens enn lyset fra blitslampen som initierer lasinghandling, og er infact mange ganger mer intens enn lyset av den bølgelengden som sendes ut fra et ekvivalent område av solens overflate.

Lasertallet fra rubinestangen er passende formet og rettet til arbeidet av et optisk system som består av et prisme, en linse og en tilbehørslinse. Flere tilbehørslinser kan medfølger, hvis det er nødvendig, i det optiske systemet for å fokusere bjelken til et sted 0-25 til 0-05 mm i diameter. Energidensiteten på fokuspunktet er så høy at et hvilket som helst kjent materiale kan smeltes, fordampes eller sveises med en slik fokusert laserstråle.

En laserstråle reflekteres eller avbøyes delvis av glatte metalliske flater mens en elektronstråle ikke er. Når signifikant del av en laserstråle reflekteres, kan den hemme energioverføring til arbeidsstykket. Når energidensiteten til en fokusert laserstråle overstiger 10 KW / mm2, skjer imidlertid en markert forandring i andelen energi som absorberes av overflaten som vist i figur 14.20.

Når dette terskelnivået er overskredet, skjer en forbedret energioverføring, og laserstrålen forårsaker en nøkkelhullstype penetrering. Denne forbedringen i energioverføring er knyttet til utviklingen av plasma over arbeidsflaten. Selv om dette er en fordel i begynnelsen, blir genereringen av for mye plasma over sveisepunktet til slutt en hindring for strålen.

For å fremstille glatte, godt formede perler er det viktig å beskytte sveisebassenget med litt inert gass og helium er funnet å tjene det beste.

Sveising med en laserstråle er egentlig ikke mulig under et strømnivå på 1, 5 kw; mens over dette nivået er maksimal penetreringsevne ca. 2 mm / kw.

Prosessparametre for lasersveising:

Valg av prosessparametre er basert på tre faktorer, nemlig:

(i) Antall kondensatorer og tilhørende spenning for å oppnå ønsket energiinngangsnivå, basert på forholdet,

E = 1 / 2CV 2 ......... .. (14-5)

hvor,

C = kapasitans

V = spenning

(iii) Riktig utvalg av optikk for å kontrollere størrelse og form av strålepunktet,

(iii) Valg av strålepunktpunkt enten på eller over arbeidsstykkets overflate.

Antall kondensatorer som brukes til å oppnå ønsket energinivå er en kritisk vurdering. Økning i antall kondensatorer i kretsen resulterer i lengre pulssyklustid med følgelig reduksjon i effekten av pulsstrålen.

For å få en full gjennomtrengingslydesveis uten underbøyning er det ønskelig at:

(i) Laserstråleffekten skal være tilstrekkelig til å smelte metallet, men ikke høy nok til å fordampe det ved den valgte sveisepedansen,

(ii) Pulssyklusen er lang nok til at varmen skal ledes gjennom tykkelsen av materialet.

En annen faktor er plasseringen av lyspunktets fokuspunkt i forhold til arbeidsstykkets overflate. Maksimal penetrasjon oppstår når strålen er fokusert litt under overflaten. Penetrasjon er mindre når strålen er fokusert på overflaten eller dypt inne i arbeidsstykket. Inntrengingsdybden øker med økning i stråleffekten.

Sveisegenskaper for lasersveising:

Lasersveising har blitt brukt til å produsere like og forskjellige metallfuger med stål, kobber, nikkel, rustfritt stål, aluminiumslegeringer, jern-nikkelbaserte legeringer, titan og ildfaste metaller og legeringer.

På grunn av svært lav spesifikk energitilførsel til arbeidet blir den varme-ramte sonen og den termiske skaden på materialet ved siden av sveisen minimert. Roterende porøsitet har blitt observert i noen skipbyggestål, og dette anses å skyldes den utilfredsstillende hastigheten til stråleffektforholdet.

Rot porøsitet i dobbeltpass sveising er forbundet med gassutvikling og utilstrekkelig tid for fjerning. Tilstrekkelig duktilitet har blitt demonstrert, ved siden bøyetest, i de fleste sveisene i disse stålene. Autogene dype penetrasjonslasersveiser viser mekaniske egenskaper som gunstig sammenlignes med konvensjonell lysbuesveising ved hjelp av fyllmateriale.

Sveisemetallrensing oppstår under visse forhold under sveising av stål på grunn av fortrinnsabsorpsjon av strålen ved ikke-metalliske inneslutninger i metallet som resulterer i fordampning og fjerning. Observasjonen av fusjonssonrensning under lasersveising av flere forskjellige jernbaserte legeringer indikerer at dette kan være et unikt kjennetegn ved dyp penetrasjon, autogen lasersveising.

Metallografisk inspeksjon av stålveisene viste også en nedgang i inkluderingsinnhold som anses å være ansvarlig for økning i karbonhyllergjenstand og relativt grov kornstørrelse og dermed høy overgangstemperatur.

Av de vanlige strukturelle legeringene har aluminiumlegeringer vist seg å være de vanskeligste for lasersveis på grunn av deres høye initial overflatereflektivitet og porøsitetsdannelse ligner den i buesveising.

Studier i sveising av korrosjonsbestandige stål og titanlegeringer har vist at høykvalitetsleddene kan gjøres på ark 0-1 til 2 mm tykk. Sveisene er vakuumtette og har 90% av styrken til foreldremetallet. Sveisehastigheten som brukes til slike sveiser er 17-25 cm / min.

Sveis Joint Design for lasersveising:

Felles utforming og passform som brukes i lasersveising, er generelt lik de som brukes til elektronstrålesveising. Imidlertid er også noen av de felles designene som brukes til lasersveising av plater, vist i figur 14.21. Et felles gap på mer enn 3% av materialtykkelsen kan normalt resultere i fylling. Lignende resultater oppnås dersom overdreven energi blir brukt til sveising, noe som resulterer i drop-through. Underfylling avhjelpes ved tilsetning av fyllmateriale under enten primærsveispasningen eller et kosmetisk andre pass. Fyllemetall er noen ganger lagt til for å endre sveisemetallkemien. I et slikt tilfelle kan en firkantet spor med et smalt gap eller en vee-spor brukes for å tilveiebringe den ønskede tilsetning av fyllstoffer.

Generelt sett gjelder den veletablerte prosedyren for sveisekombinasjon på lasersveising også. Nedre eller flat sveiseposisjon er foretrukket ved utvendig sveising som horisontal vertikal oppstilling og overliggende sveising kan gjøres under forhold som ligger godt i nøkkelhullssveisemodus.

Anvendelser av lasersveising:

Blant de store fordelene ved lasersveising er genereringen av intens varme som påvirker et ekstremt lite område, og derfor er energitilførselsbehovet for sveising lavt. På grunn av denne egenskapen i prosessen kan den brukes til å sveise forskjellige metaller med varierende fysiske egenskaper. Også metaller med relativt høy elektrisk motstand og komponenter av betydelig forskjellig størrelse og masse kan sveises.

Normalt benyttes ikke filler metall i lasersveising, noe komponent i en bestemt posisjon kan sveises, forutsatt at laserstrålen kan fokuseres på det punktet. Sveiser med høy presisjon kan gjøres selv i en metalltykkelse på en brøkdel av en mm. På grunn av svært høye nivåer av oppvarming og kjøling i lasersveising, er kornveksten begrenset, så vel som stressavlastning og rettelse sveising blir eliminert.

En av applikasjonene som er spesielt egnet for dagens lasere, er å lage mikroforbindelser. Derfor er laser sveising funnet spesielt egnet for radioteknikk og elektronikk for sveising av fine ledninger til filmer på mikrokretskort, solid-state kretser og mikromoduler.

Laserstrålen kan sveise de mest varierte komponentene av metall som brukes i mikroelektronikk, for eksempel kan gull og silisium, gull og germanium, nikkel og tantal, kobber og aluminium sveises med laserstrålesveising.

Sveising av nikkelledninger på 0, 5 mm i parallell konfigurasjon, punktsveising av 0, 125 mm tykke nikkelbånd, hermetisk tetning av elektroniske moduler og sveising av titanrør med 0, 25 mm veggtykkelse til 0, 625 mm tykt titanplate er noen spesifikke applikasjoner rapportert om bruken av laserstrålesveising.

Varianter av laserbjelkesveising:

Bortsett fra solid state-lasere som rubinlaseren, finnes det også lasere der lassematerialene er væsker som løsninger av neodymoksid, noen fargestoffer etc. Uorganiske væskelasere er svært nært i evner og ytelse til solid-state pulsed lasere, men overgå dem når det gjelder pulsutkobling fordi deres lasingelementer er store i volum.

Tredje og den mest effektive klassen av lasere er den der lakkematerialene er enkeltkrystaller av halvledere som gallium og indiumarsenid, tillater kadmium, selen og svovel etc. Halvlederlasere er små i vekt, trenger lav inngang energi og har høy effektivitet på opptil 70%.

Fjerde og kanskje den viktigste klassen av lasere er den som bruker gasser og blandinger som hydrogen, nitrogen, argon og karbondioksid. Gasslasere har det bredeste spektrumet av stråling og høyeste effektutgang i kontinuerlig bølgeoperasjon i forbindelse med relativt høy effektivitet på 15 til 25%.

Blant alle disse varianter brukes CO 2 gasslasere og ND: YAG lasere mest mulig for industrielle applikasjoner fordi de er i stand til slitesterk multikilowatt-drift, og er derfor de som diskuteres i detalj her.

Automatisering i laserbjelkesveising:

Det menneskelige øyet kan brukes til å observere laserstrålen, forutsatt at den ligger innenfor det synlige området (dvs. bølgelengden mellom 0, 3 og 0, 7 μm) av spektret. Imidlertid er laserlampen som brukes til sveising oftest usynlig for det menneskelige øye, som det fremgår av figur 14.45 som gir retningslinjer for spektrumplassering av noen av de mer populære laserstrålens bølgelengder. Det er derfor viktig å bruke automatisering for effektiv og vellykket bruk av laserstråle for sveising, ellers kan det føre til uakseptabel kvalitetsfabrikasjon eller kan til og med føre til alvorlige ulykker.

Når automatisering eller større effektivitet kreves, benyttes laserstråleposisjonsdetektorer for å lokalisere og plassere laserstrålen. Til dette formål er posisjonsdetektorer tilgjengelige for en eller to dimensjonal gjenkjenning av laserstrålen. Et forenklet diagram av et laserjusteringssystem med en kvadrantdetektor er vist i figur 14.46. Hver kvadrant av detektoren er en separat fotodiode som produserer et elektrisk utgangssignal som er proporsjonal med lysstyrken den mottar.

Hvis hendelsesstrålen er sentrert på detektoren, mottar hvert segment av kvadrantdetektoren samme mengde strøm. Når laserstrålen ikke er sentrert, vil en eller to kvadranter av detektoren motta mer lyskraft. Systemer er utformet som bruker utgangene fra kvadrant detektorer for å gi laserstråle posisjon i forhold til detektor senter. Nylige fremskritt i datasystemer har gjort todimensjonale diode array detektor systemer allment tilgjengelig i industrien. For endimensjonal senterfodringsfotodiode eller lateral effekt kan fotodioder brukes.

Ved å bruke en passende posisjonsdetektor i forbindelse med et automatisert / robotic system er det mulig å oppnå ønsket kvalitet i sveiset fabrikasjon.

Sikkerhetsaspekter av lasersveising:

De normale farene forbundet med laserstrålesveising inkluderer øyeskader, hudforbrenninger, påvirkning av luftveiene, elektrisk støt, kjemiske farer og farer ved håndtering av kryogene kjølemidler.

Laserbjelker genererer ikke røntgenstråler under normal drift, men de produserer høy intensitet lys som kan skade øyesyn eller forårsake alvorlige forbrenninger. Hvis bølgelengden er mellom 0, 4 og 1, 4 μm, fokuserer det menneskelige okulære systemet innfallsstrålen med så mye som 10 5 ganger på netthinnen. Denne bølgelengderegionen kalles det okulære fokusområdet eller retinalfareområdet.

Den synlige andelen av det okulære fokusområdet der øynet oppdager farger varierer bare fra ca. 0, 4 til 0, 7 μm. Bølgelengder i området 0, 7 til 1, 4 μm oppdages ikke av retina, de er usynlige for det okulære systemet, selv om de er fokusable av øyet.

Således, hvis bølgelengden til strålen befinner seg i det okulære fokusområdet, oppstår øyeskader i retinalvevet, fordi svært liten energi absorberes av hornhinnen, linse og vandige vev. Imidlertid absorberes bølgelengder utenfor det fokusable området av de ytre øyekomponentene, spesielt spesielt hornhinnen.

Det er derfor avgjørende å ha forkunnskap om bølgelengden til laserstrålen, og figur 14.45 gir den nødvendige informasjonen.

Det må tas hensyn til at passende briller for det spesifikke lasersystemet skal brukes. Ved lengre infrarøde bølgelengder, for eksempel 10, 6 μm bølgelengde av CO 2 -laser, er selv vanlig glass ugjennomsiktig.

Det er en vanlig praksis å sikre at arbeidsområder rundt lasere er malt med lyse farger og er sterkt opplyst.

Hud absorberer alle laserbølgelengder, men mye mer energi er nødvendig for hudskade enn for øyeskader, og mer energi fra kontinuerlige bølgelaser er nødvendig for skade enn fra pulserende lasere. Hvis en laser avgir stråling kontinuerlig i en minimumsperiode på 0, 25 sekunder, betraktes det som en kontinuerlig bølgelaser. Excimer og CO 2 lasere er spesielt i deres evne til å skade huden. Flammehemmende langermede skjorter og hansker gir tilstrekkelig hudbeskyttelse for de fleste tilfeller.

Selv om laserstrålen ikke avbøyes av de elektrostatiske eller elektromagnetiske feltene, blir strålen delvis reflektert eller avbøyet av glatte metalloverflater som kan påvirke øyet eller huden, og laserforbrenninger kan være dype og svært sakte å helbrede.

De fleste av lasersystemene innebærer bruk av høyspenningsstrømstrøm, derfor er det mulig at dødelig elektrisk støt alltid er tilstede. Infact, nesten alle alvorlige eller dødelige ulykker med lasere har vært å gjøre med strømforsyningen. Dermed må du aldri arbeide alene når du driver direkte en høy-effekt laser.

Giftige eller fine metallgasser kan dannes under dyp gjennomtrenging og prøvesveising på plast. Alvorlig plasmagenerering kan produsere ozon som krever tilstrekkelig bestemmelse for ventilasjon og eksosanlegg.

I konklusjonen kan det sies at laser er like trygg som ethvert annet høy energi verktøy og bør håndteres på riktig måte. Det er brukerens ansvar å lære å håndtere det riktig.