Spawanie laserowe złączy zakładkowych jedno- oraz różnoimiennych − analiza problemu

Technologie spawalnicze w ciągu ostatniego dziesięciolecia rozwijają się bardzo szybko, zwłaszcza za sprawą metod wykorzystujących skoncentrowany strumień energii, takich jak spawanie elektronowe, plazmowe oraz laserowe.

W przypadku wspomnianych metod najlepsze efekty osiąga spawanie elektronowe i laserowe. Przy czym ograniczeniem w spawaniu elektronowym jest konieczność zastosowania wysokiej próżni, co ogranicza wykorzystanie tej metody w produkcji wielkoseryjnej. Oczywistą alternatywą staje się zatem proces spawania laserowego, który wykorzystuje skoncentrowany na powierzchni materiału strumień fotonów. Wykorzystywane do tego celu są układy optyczne: soczewki i zwierciadła. Zdolności ich ogniskowania wykorzystywane są do formowania kształtu wiązki oraz szerokości plamki w ognisku.

Wysoki poziom koncentracji energii na powierzchni (powierzchniowa gęstość mocy) umożliwia szybkie przejście metalu ze stanu stałego w ciekły, a nawet jego parowanie oraz jonizację par metali, gdy gęstość energii na powierzchni przekroczy 2·10⁶ W/cm².

Zjawisko to umożliwia powstanie tzw. kanału parowego, a więc zjonizowanej materii wepchniętej do materiału na skutek działania ciśnienia ablacyjnego oraz ukierunkowanego strumienia fotonów. Kapilara kanału parowego, w którym temperatura sięga kilku tysięcy stopni Celsjusza otoczona jest przez roztopiony metal, który po przejściu źródła ciepła krystalizuje, tworząc spoinę. Spawanie laserowe głębokie (ang. keyhole welding), bo tak określa się właśnie spawanie z wykorzystaniem kanału parowego, umożliwia wnikanie wiązki do materiału na znaczne głębokości, tworząc wąską i wysoką talię spoiny. Możliwość wnikania kanału parowego w głąb materiału spawanego nie jest ograniczona wyłącznie do jednego materiału, w przypadku gdy d...