Лазерная сварка находит все более широкое применение во многих отраслях благодаря возможности получения точного и прочного соединения деталей даже из разных металлов разных толщин.
Принцип лазерной сварки — быстрый сильный нагрев кромок в месте соединения с помощью лазерного луча. Расплавленный металл, остывая, образует шов, скрепляющий детали.
Оборудование для лазерной сварки
Для лазерной сварки используются станки, оснащённые газовыми, твердотельными и волоконными лазерами. Генерируемый в газовой среде, кристалле или кварцевом волокне поток излучения, с помощью системы зеркал направляется и фокусируется в определенной точке поверхности, передавая энергию для нагрева металла до температуры плавления.
Некоторые режимы лазерной сварки нуждаются в присутствии газовой среды для защиты шва от брызг расплава и раскаленных паров. Подача газа осуществляется через сопла различной конструкции.
При ручной сварке луч по поверхности перемещает сварщик, в автоматизированном оборудовании для задания и обеспечения необходимых режимов сварки предусмотрена система электронного управления. В зависимости от размеров свариваемых деталей может передвигаться или луч, или заготовка.
Виды и технология лазерной сварки
Лазер позволяет сваривать металлы различными способами, определяемыми несколькими критериями:
- Режим излучения — импульсный или непрерывный. Сварной шов при импульсном излучении образуется наложением точек сварки с их взаимным перекрытием их площадей на 30-90%. Близость точек и величина наложения зависит от требований прочности соединения. Непрерывное излучение увеличивает скорость образования шва в несколько раз по сравнению с импульсным.
- Использование присадок. Когда расплавленного металла с кромок недостаточно для формирования шва, применяются присадки в виде проволоки, ленты или порошка.
- Глубина проплавления. Проплавление может быть сквозным или частичным.
- Применение газовой защиты. Заготовки малой толщины в мягком режиме не всегда нуждаются в дополнительной подаче газа. Массивные детали при глубоком проплавлении для защиты от окисления сваривают, подавая в рабочую зону защитный газ — аргон, неон или их смеси.
- Расположение заготовок относительно друг друга. Детали могут соединяться встык или внахлест.
- Разница в толщине деталей. При соединении заготовок разной толщины фокус луча смещается на более массивную деталь для равномерного прогрева и проплавления, либо толщина большей заготовки в месте сварки уменьшается путём выточки или бурта.
Преимущества использования лазера при сварке металлов
Особенности лазерной технологии создают ряд преимуществ по сравнению с другими методами сварки:
- Возможность соединения в труднодоступных местах благодаря бесконтактному принципу воздействия на металл — оборудование может находится на расстоянии от обрабатываемых поверхностей;
- Независимость от расположения деталей в пространстве;
- Малая ширина шва, позволяющая применять технологию в высокоточных и мелкоразмерных конструкциях;
- Высокая скорость;
- Сопротивляемость образованию горячих и холодных трещин благодаря быстрому нагреву и остыванию;
- Отсутствие деформации заготовок и необходимости механической доработки.
- Сохранение чистоты химического состава металла при обработке без присадок и дополнительных защитных газов.
- Соединение между собой разных металлов, а также металла с другими материалами.
Области применения лазерной сварки
Эффективность соединения деталей с помощью лазерного излучения делает технологию востребованной во многих отраслях промышленности. Лазерная сварка используется в электронной промышленности и точном приборостроении, производстве медицинского оборудования, рекламной продукции и ювелирных изделий, автомобиле- и самолетостроении, атомной и космической индустрии, изготовлении металлоконструкций и строительстве.
