หุ่นยนต์เชื่อมเลเซอร์เป็นอุปกรณ์เชื่อมชนิดหนึ่งที่ให้ความร้อนแก่พื้นผิวชิ้นงานในพื้นที่แคบเมื่อโฟกัสลำแสงเลเซอร์บนพื้นผิวชิ้นงาน และเชื่อมต่อชิ้นงานสองชิ้นโดยการหลอมชิ้นงานและทำให้แข็งตัวเล็กน้อย หุ่นยนต์มีหัวเชื่อมเลเซอร์ซึ่งสามารถรับรู้การเชื่อมที่มีความแม่นยำสูงในสภาพแวดล้อมสามมิติ
กระบวนการเชื่อมของหุ่นยนต์เชื่อมด้วยเลเซอร์ประกอบด้วยขั้นตอนต่อไปนี้:
1. การเตรียมงาน: ดำเนินการปรับสภาพก่อน เช่น การลบคม การขัดเงา และการทำความสะอาดชิ้นงาน และกำหนดขั้นตอนการเชื่อมและพารามิเตอร์ต่างๆ
2. กำหนดตำแหน่งการเชื่อม: ใช้ระบบพิกัดของหุ่นยนต์เพื่อกำหนดตำแหน่งที่ถูกต้องของชิ้นส่วนที่จะเชื่อม
3. การวางตำแหน่งหัวเชื่อม: หุ่นยนต์จะวางตำแหน่งหัวเชื่อมไปยังตำแหน่งที่จะเชื่อมอย่างแม่นยำตามโปรแกรมการเชื่อมที่ตั้งไว้
4. การเชื่อม: หุ่นยนต์จะโฟกัสลำแสงเลเซอร์บนรอยเชื่อม อุ่นพื้นผิวของชิ้นงานให้หลอมละลาย และทำหน้าที่เชื่อมต่อระหว่างโลหะกับโลหะ ในระหว่างกระบวนการเชื่อม หุ่นยนต์จะใช้เลเซอร์เพื่อตรวจสอบและติดตามรอยเชื่อม เพื่อให้ได้การเชื่อมที่แม่นยำ
5. การทำความเย็น: หุ่นยนต์หยุดการฉายรังสีเลเซอร์และเย็นลงเพื่อทำให้พื้นที่เชื่อมเย็นลงอย่างรวดเร็วเพื่อให้ได้สถานะการเชื่อมต่อที่เสถียร
6. ทำงานที่เกี่ยวข้องให้เสร็จ: กหลังจากการเชื่อมเสร็จสิ้น หุ่นยนต์จะถอดหัวเชื่อมออกและทำงานที่เกี่ยวข้องตามมา เช่น การทำความสะอาดหัวเชื่อมและบันทึกข้อมูลการเชื่อม
กล่าวอีกนัยหนึ่ง หุ่นยนต์เชื่อมด้วยเลเซอร์สามารถรับรู้ถึงการเชื่อมที่มีความแม่นยำสูงและประสิทธิภาพสูงโดยถือข้อต่อเชื่อมด้วยเลเซอร์ หลักการสำคัญของอุปกรณ์นี้คือการใช้ลำแสงเลเซอร์เพื่อให้ความร้อนแก่รอยเชื่อม ให้ความร้อนแก่โลหะจนถึงอุณหภูมิจุดหลอมเหลวในช่วงเวลาสั้นๆ และบรรลุผลในการเชื่อม
หลักการและเทคโนโลยีการเชื่อมลำแสงเลเซอร์
การเชื่อมด้วยเลเซอร์ของวัสดุโลหะเป็นกระบวนการปฏิสัมพันธ์ระหว่างเลเซอร์กับสารที่ไม่โปร่งใส กระบวนการนี้ซับซ้อนอย่างยิ่ง และในระดับจุลภาคก็เป็นกระบวนการควอนตัม ในขณะที่ระดับมหภาคจะแสดงเป็นปรากฏการณ์ต่างๆ เช่น การสะท้อน การดูดกลืน การหลอมเหลว และการกลายเป็นไอ การเชื่อมด้วยเลเซอร์สามารถรับรู้ได้ด้วยลำแสงเลเซอร์แบบต่อเนื่องหรือแบบพัลซิ่ง หลักการของการเชื่อมด้วยเลเซอร์สามารถแบ่งออกเป็นการเชื่อมแบบการนำความร้อนและการเชื่อมแบบเจาะลึกด้วยเลเซอร์ เมื่อความหนาแน่นของพลังงานน้อยกว่า 104-105 W/cm2 แสดงว่าเป็นการเชื่อมแบบนำความร้อน โดยที่ความลึกของการหลอมจะตื้นและความเร็วในการเชื่อมจะช้า เมื่อความหนาแน่นของพลังงานมากกว่า 105-107 W/cm2 พื้นผิวโลหะจะถูกทำให้ร้อนและเว้าเป็น "รู" ทำให้เกิดการเชื่อมแบบเจาะลึก ซึ่งมีลักษณะของความเร็วในการเชื่อมที่รวดเร็วและอัตราส่วนกว้างยาว
ในระหว่างการโต้ตอบระหว่างเลเซอร์และชิ้นงาน จะมีเอฟเฟกต์การสั่นตัวเอง โดยมีการเปลี่ยนแปลงเป็นระยะในแอ่งหลอมเหลว รูเล็กๆ ในแอ่งหลอมเหลว และปรากฏการณ์การไหลของโลหะ ความถี่ของการสั่นนี้เกี่ยวข้องกับพารามิเตอร์ของลำแสงเลเซอร์ คุณสมบัติทางอุณหฟิสิกส์ของโลหะ และลักษณะไดนามิกของไอโลหะ การเปลี่ยนแปลงเป็นระยะๆ ในบ่อหลอมเหลวอาจส่งผลให้เกิดปรากฏการณ์พิเศษสองอย่างในรอยเชื่อม: หนึ่งคือหลุมก๊าซที่เต็มไปด้วยไอโลหะ เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงเป็นระยะ โลหะในสระหลอมเหลวจะไหลจากด้านหน้าไปด้านหลังรอบ ๆ โลหะ และการรบกวนที่เกิดจากการระเหยของโลหะอาจตัดขอบเอวของรูเล็ก ๆ ทำให้ไอยังคงอยู่ในรอยเชื่อมและก่อให้เกิดรูก๊าซ หลังจากแข็งตัว อีกประการหนึ่งคือการเปลี่ยนแปลงเป็นระยะในความลึกของการเจาะที่รากของรอยเชื่อม ซึ่งเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงเป็นระยะของรูพรุนขนาดเล็ก