רובוט ריתוך בלייזר הוא מעין ציוד ריתוך המחמם את משטח העבודה באזור צר בעת מיקוד קרן הלייזר על משטח העבודה, ומחבר בין שני חלקי עבודה על ידי המסת היצירה והתמצקות קלה. הרובוט מצויד בראש ריתוך לייזר, שיכול לממש ריתוך דיוק גבוה בסביבת חלל תלת מימדית.
תהליך הריתוך של רובוט ריתוך לייזר כולל בערך את השלבים הבאים:
1. עבודת הכנה: בצע טיפול מקדים כגון שחרור, ליטוש וניקוי על חומר העבודה, וקבע נהלי ריתוך ופרמטרים.
2. קבע מיקום ריתוך: השתמש במערכת הקואורדינטות של הרובוט כדי לקבוע את המיקום המדויק של החלקים לריתוך.
3. מיקום ראש ריתוך: הרובוט ממקם במדויק את ראש הריתוך למיקום המיועד לריתוך בהתאם לתוכנית הריתוך שנקבעה.
4. ריתוך: הרובוט ממקד קרן לייזר על תפר הריתוך, מחמם את פני השטח של חומר העבודה להמסה ופועל על חיבור המתכת למתכת. במהלך תהליך הריתוך, רובוטים משתמשים בלייזרים כדי לנטר ולעקוב אחר תפר הריתוך, על מנת להשיג ריתוך מדויק.
5. קירור: הרובוט מפסיק את קרינת הלייזר ומתקרר כדי לקרר במהירות את אזור הריתוך להשגת מצב חיבור יציב.
6. השלם עבודה רלוונטית: אלאחר השלמת הריתוך, הרובוט מסיר את ראש הריתוך ומבצע עבודות קשורות לאחר מכן, כגון ניקוי ראש הריתוך ורישום נתוני ריתוך.
במילה אחת, רובוט ריתוך לייזר יכול לממש ריתוך דיוק ויעילות גבוהה על ידי נשיאת מפרקי ריתוך לייזר. העיקרון העיקרי של ציוד זה הוא שימוש בקרן לייזר לחימום תפר הריתוך, חימום המתכת לטמפרטורת נקודת ההיתוך בפרק זמן קצר והשגת ריתוך.
עיקרון וטכנולוגיה של ריתוך קרן לייזר
ריתוך בלייזר של חומרי מתכת הוא בעצם תהליך של אינטראקציה בין לייזר לחומרים לא שקופים. תהליך זה מורכב ביותר, וברמת המיקרו זהו תהליך קוונטי, בעוד שברמת המאקרו הוא מתבטא כתופעות כמו השתקפות, ספיגה, התכה ואידוי. ריתוך לייזר יכול להתבצע על ידי קרן לייזר רציפה או פועמת. ניתן לחלק את העיקרון של ריתוך לייזר לריתוך הולכת חום וריתוך חדירה עמוקה בלייזר. כאשר צפיפות ההספק נמוכה מ-104-105 W/cm2, זהו ריתוך הולכת חום, כאשר עומק ההיתוך רדוד ומהירות הריתוך איטית; כאשר צפיפות ההספק גדולה מ-105-107 W/cm2, משטח המתכת מתחמם ומתקעער ל"חורים", ויוצר ריתוך חדירה עמוק, בעל המאפיינים של מהירות ריתוך מהירה ויחס רוחב-גובה רב.
במהלך האינטראקציה בין הלייזר לחומר העבודה, יהיו אפקטים של תנודה עצמית, עם שינויים תקופתיים בבריכה המותכת, חורים קטנים בבריכה המותכת ותופעות של זרימת מתכת. התדירות של תנודה זו קשורה לפרמטרים של קרן הלייזר, לתכונות התרמופיזיקליות של המתכת ולמאפיינים הדינמיים של אדי המתכת. השינויים התקופתיים בבריכה המותכת יכולים לגרום לשתי תופעות ייחודיות בתפר הריתוך: האחת היא חור גז מלא באדי מתכת. עקב השינויים התקופתיים, המתכת בבריכה המותכת זורמת מלפנים לאחור סביבה, וההפרעה הנגרמת על ידי אידוי המתכת עלולה לחתוך את מותני החור הקטן, ולגרום לאדים להישאר בתפר הריתוך וליצור חורי גז. לאחר התמצקות. השני הוא שינוי תקופתי בעומק החדירה בשורש תפר הריתוך, זה קשור לשינויים תקופתיים של נקבוביות קטנות.