Öncelikle lazer nedir? Dünyanın ilk lazer ışını, 1960 yılında yakut kristal tanelerini harekete geçirmek için bir flaş ampulü kullanılarak üretildi. Kristalin ısı kapasitesinin sınırlı olması nedeniyle, yalnızca çok düşük frekanslı, çok kısa bir darbe ışını üretebiliyordu. Anlık darbe tepe enerjisi 106 watt'a kadar çıkabilmesine rağmen yine de düşük bir enerji çıkışıdır.
Lazer teknolojisi, lazer tarafından üretilen ışını yansıtmak için bir polarizör kullanır, böylece büyük bir enerji ışını üretmek üzere odaklama cihazında yoğunlaştırılır. Odak iş parçasına yakınsa iş parçası birkaç milisaniye içinde eriyecek ve buharlaşacaktır. Bu etki kaynak işleminde kullanılabilir. Yüksek-güçlü CO'nun ortaya çıkışı2ve yüksek-güçlü YAG lazerleri, lazer kaynağında yeni bir alan açtı. Lazer kaynak ekipmanının anahtarı yüksek-güçlü lazerlerdir. İki ana kategori vardır. Bunlardan biri, Nd:YAG lazer olarak da bilinen katı lazerdir. Nd (neodimyum) nadir bir aristokrat elementtir, YAG itriyum alüminyum garnet anlamına gelir ve kristal yapısı yakut ile benzerdir. Nd:YAG lazerin dalga boyu 1,06μm’dir. Başlıca avantajı, üretilen ışının fiber optik yoluyla iletilebilmesidir, böylece karmaşık bir ışın iletim sistemi ortadan kaldırılabilir. Esnek üretim sistemleri veya uzaktan işleme için uygundur ve genellikle yüksek kaynak doğruluğu gereksinimleri olan iş parçaları için kullanılır. Çıkış gücü 3-4 kilowatt olan Nd:YAG lazerler otomotiv sektöründe yaygın olarak kullanılmaktadır. Diğer tip ise CO olarak da bilinen gaz lazerdir.2lazer. Moleküler gaz, 10,6 μm boyutunda tekdüze bir kızılötesi lazer üretmek için çalışma ortamı olarak kullanılır. Sürekli çalışabilir ve çok yüksek güç üretebilir. Standart lazer gücü 2-5 kilowatt arasındadır.
Diğer geleneksel kaynak teknolojileriyle karşılaştırıldığında lazer kaynağının başlıca avantajları şunlardır:
1. Hızlı hız, büyük derinlik ve küçük deformasyon.
2. Kaynak, oda sıcaklığında veya özel koşullar altında yapılabilir ve kaynak ekipmanı basittir. Örneğin lazer ışını bir elektromanyetik alandan geçerken sapmayacaktır; lazerler vakum, hava ve belirli gaz ortamlarında kaynak yapabildikleri gibi, lazer ışınına şeffaf olan cam veya malzemeler üzerinden de kaynak yapabilmektedir.
3. Titanyum, kuvars vb. gibi refrakter malzemeleri kaynaklayabilir ve ayrıca heterojen malzemeleri de iyi sonuçlarla kaynaklayabilir.
4. Lazer odaklandıktan sonra güç yoğunluğu yüksektir. Yüksek-güçlü cihazlara kaynak yaparken en boy oranı 5:1'e ve 10:1'e kadar çıkabilir.
5. Mikro kaynak mümkündür. Lazer ışını odaklandıktan sonra çok küçük bir nokta elde edebilir ve doğru bir şekilde konumlandırılabilir, böylece uygulanabilir.
Seri otomasyonlu üretimde mikro ve küçük iş parçalarının montajında ve kaynaklanmasında kullanılır.
6. Erişilemeyen parçalara kaynak yapabilir ve büyük bir esnekliğe sahip olan-temassız uzaktan kaynak uygulayabilir. Özellikle son yıllarda YAG lazer işleme teknolojisinde fiber optik iletim teknolojisinin benimsenmesi, lazer kaynak teknolojisinin daha yaygın olarak tanıtılmasını ve uygulanmasını sağlamıştır.
7. Lazer ışını zaman ve mekana göre kolayca bölünebilir, bu da eş zamanlı çok-ışın işlemeye ve çok-istasyonlu işleme olanak tanıyarak daha hassas kaynaklama için koşullar sağlar.
Ancak lazer kaynağının da bazı sınırlamaları vardır:
1. İş parçalarının yüksek montaj hassasiyetini gerektirir ve lazer ışınının iş parçası üzerindeki konumu önemli ölçüde dengelenemez. Bunun nedeni, odaklandıktan sonra lazer noktası boyutunun küçük olması, kaynak dikişinin dar olması ve ilave metal malzemenin eklenmesidir. İş parçası montaj hassasiyeti veya kiriş konumlandırma hassasiyeti gereksinimleri karşılamıyorsa kaynak hataları kolaylıkla meydana gelebilir.
2. Lazerlerin ve ilgili sistemlerin maliyeti nispeten yüksektir ve bu da büyük bir başlangıç yatırımı gerektirir.
