หลักการและกระบวนการทำงานของการเชื่อมด้วยเลเซอร์
การเชื่อมด้วย laser เป็นกระบวนการเชื่อมโลหะโดยใช้พลังงานความร้อนจากลำแสงเลเซอร์ความเข้มข้นสูง ซึ่งมีหลักการทำงานดังนี้
1. แหล่งกำเนิดลำแสงเลเซอร์ โดยทั่วไปจะใช้เลเซอร์ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2 Laser) หรือเลเซอร์ไฟเบอร์ออปติก (Fiber Laser) ซึ่งเป็นแหล่งกำเนิดลำแสงเลเซอร์ความเข้มข้นสูงที่สามารถให้ความร้อนสูงพอที่จะหลอมละลายโลหะ
2. ระบบออปติคัลสำหรับกำเนิดและควบคุมลำแสงเลเซอร์ ประกอบด้วยกระจกและเลนส์ต่างๆ ที่ทำหน้าที่รวมลำแสงเลเซอร์ให้มีขนาดเล็ก และปรับทิศทางของลำแสงเลเซอร์
3. หัวเชื่อมเลเซอร์ เป็นส่วนสำคัญที่ทำหน้าที่ส่งลำแสงเลเซอร์ไปยังบริเวณที่ต้องการเชื่อม โดยมีระบบเคลื่อนที่อย่างแม่นยำตามแนวเชื่อมที่กำหนด
4. ระบบป้อนก๊าซปกคลุม โดยทั่วไปจะใช้ก๊าซเฉื่อยเช่น อาร์กอน เฮเลียม หรือก๊าซผสมพิเศษ ทำหน้าที่ป้องกันไม่ให้บริเวณเชื่อมสัมผัสกับอากาศ ซึ่งจะป้องกันการเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันของโลหะหลอมละลาย
5. ในกระบวนการเชื่อม laser ลำแสงเลเซอร์ความเข้มข้นสูงจะส่งพลังงานความร้อนมหาศาลไปยังบริเวณแนวเชื่อม ทำให้โลหะหลอมละลาย แต่ความร้อนจะถูกจำกัดอยู่เฉพาะบริเวณแคบๆ บริเวณโดยรอบจึงไม่ได้รับผลกระทบ
6. ในระหว่างการเชื่อม laser ก๊าซปกคลุมจะถูกปล่อยลงบนบริเวณที่กำลังเชื่อมเพื่อป้องกันบริเวณหลอมละลายจากการสัมผัสอากาศ
การเชื่อม laser จึงเป็นกระบวนการที่มีความร้อนจำกัดเฉพาะบริเวณแนวเชื่อม ทำให้ได้รอยเชื่อมที่แคบ มีการบิดเบี้ยวน้อย และประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนต่ำ อีกทั้งยังสามารถเชื่อมโลหะหนาได้ดี
กระบวนการเชื่อม laser มีข้อได้เปรียบหลายประการเช่นความเร็วสูง ให้รอยเชื่อมที่เรียบเนียน มีคุณภาพสูง สามารถปรับแต่งและควบคุมได้อย่างแม่นยำ จึงนิยมนำมาประยุกต์ใช้ในงานที่ต้องการความละเอียดสูง อย่างไรก็ตามอุปกรณ์สำหรับเชื่อม laser มีราคาสูงและต้องควบคุมสภาพแวดล้อมได้เป็นอย่างดี
โดยสรุปกระบวนการเชื่อม laser ใช้หลักการส่งพลังงานความร้อนจากลำแสงเลเซอร์สูงไปยังบริเวณที่ต้องการเชื่อมอย่างจำกัดเพียงแคบๆ เพื่อให้เกิดการหลอมละลายของโลหะขณะปกคลุมด้วยก๊าซเฉื่อย เป็นกระบวนการที่ให้คุณภาพงานเชื่อมระดับสูง