Лазерная сварка металлов и ее особенности. Сварочный лазерный аппарат
Лазерная сварка металлов: технология, оборудование (аппараты)
Среди используемых способов сварки металлических частей и конструкций наиболее передовым способом, обеспечивающим качественный аккуратный шов, является лазерная сварка металлов.
Ее применяют, когда к точности получаемых форм предъявляются высокие требования. Достигается это за счет высокой точности сварного шва, который при лазерной сварке имеет небольшую ширину и достаточную глубину.
Тонкий шов получается при воздействии на металл мощного лазерного излучения в ограниченной области его воздействия, вызывающего нагрев в этой зоне до высоких температур за короткий период времени.
Технология лазерной сварки
Рассмотрим природу теплового воздействия лазера на металл и последующего расплавления сварной зоны.
Поток лазерных лучей монохроматичен и характеризуется одинаковой длиной волны по сравнению со световым потоком, обладающим различными длинами волн. Поэтому он хорошо поддается фокусировке с помощью зеркал и оптических линз, позволяющих добиться резонанса (когерентности) лазерного луча, что приводит к увеличению мощности потока.
Принцип проведения сварки с помощью лазера основан на фокусировке лазерного луча, полученного с помощью квантового генератора. В основе его работы лежит излучение, которое является источником электромагнитных волн, индуцированных с помощью усилителя.
Направленный пучок лучей при проникновении внутрь металла воздействует на него на электронном уровне, отдавая свою энергию. Это происходит путем поглощения атомами металлов концентрированной лучистой энергии в виде фотонов.
В результате атомы переходят в возбужденное состояние и становятся способными сами излучать энергию в виде фотонов. При совпадении энергии фотонов падающей электромагнитной волны пучка с энергией фотонов возбужденных атомов металлов происходит индуцированное усиленное излучение.
В результате высвобождается тепловая энергия, за счет которой металл в этой области нагревается до температуры плавления. После кристаллизации расплавленных кромок металла образуется прочное межкристаллическое сцепление атомов и формируется качественный сварной шов.
Видео:
Условия и способы осуществления сварочного процесса
Для обеспечения эффективности энергии луча нужно его сфокусировать. Для этого используют отражающие и фокусирующие лазерный луч зеркала. Когерентные лучи имеют минимальный разброс и оказывают действие на точно определенные участки сварной области.
Такой вид сварки можно проводить:
- в разных положениях и при любом расположении свариваемых кромок;
- с помощью сплошного и частичного расплавления сплавляемой области металла;
- непрерывно или импульсами.
При помощи такого метода можно соединять, как тонкостенные металлические листы, так и изделия, имеющие большие габаритные размеры.
Чем точнее сфокусирован лазерный луч, тем выше мощность его излучения.
Оборудование для проведения лазерной сварки
Для выполнения сварки с помощью лазера применяется следующее оборудование:
- источник лазерного излучения;
- блок транспортировки и системы для фокусировки луча;
- при необходимости наличие газовой среды для защиты металла;
- система для перемещения луча и самого изделия.
Устройство лазера включает излучатель и источник электропитания. Излучение обеспечивает генератор, продуцирующий лучи в специальной среде.
В качестве такой среды применяется две разновидности лазеров: твердотельные и на основе газов.
Видео:
Аппараты лазерной сварки металлов
Все аппараты лазерной сварки металлов работают в импульсном или непрерывном режиме.
Аппараты с твердым активным элементом отличаются от устройств на основе активной среды из газов длиной излучающей волны. У них она короче и мощность излучения слабее газовых устройств.
Лазеры с твердым активным элементом
Твердотельные аппараты функционируют в основном с помощью импульсного лазера, но иногда может использоваться непрерывный и импульсный рабочий режим. Их работа осуществляется таким образом:
- Твердый элемент, имеющий форму стержня, являющийся источником лазерного луча, расположен внутри специальной камеры, освещенной лампой для накачки.
- Она обеспечивает при работе световые импульсные вспышки, приводящие в активное состояние рабочее тело.
Твердотельный элемент чаще изготавливают в виде стержня, изготовленного из так называемого «розового» рубина, представляющего собой окись алюминия (Al2O3) с примесью ионизированного хрома (Cr3+).
После воздействия лучей ионы Cr3+ переходят в активное состояние и начинают светиться. С торцов стержень покрыт веществом, отражающим свет, чаще серебром. Лучи хромовых возбужденных ионов, отражаясь от посеребренных зеркал, перемещаются вдоль оси, передавая возбуждение другим ионам. Процесс возбуждения ионов становиться массовым и сопровождается мощным выделением лучистой энергии. Они фокусируются с помощью линзы в сварной области.
Такие лазеры обычно являются источниками импульсов периодического действия с длиной волны 0,69 мкм и максимальной импульсной энергией от 10-2 до 10-3 Дж.
Средние значения мощности излучения элементов на основе твердотельных стержней может доходить до сотен ватт.
Аппараты с элементами на основе газовой среды
Аппараты, использующие для работы активную газовую среду, функционируют как в непрерывном, так и импульсном режиме. Это оборудование является более мощным, работающим при высоком напряжении.
В качестве активной среды может использоваться газ на основе смеси (СО2), (N2) и гелия (He). Он подается под давлением от 2,66 до 13,3 кПа. Возбуждение газовой смеси осуществляют с помощью электрического разряда. Гелий (Не) и азот (N2) осуществляют передачу полученной при возбуждении энергии молекуле СО2 и обеспечивают условия для создания разряда. Газоразрядные аппараты излучают длину волны до 10,6 мкм.Кпд работы аппарата может достигать от 5 до 15%.
Схема работы аппаратов на основе газовой среды показана на рисунке:
Особенности сварки лазером тонкостенных металлов
В отличие от толстостенных металлов, которым для успешного соединения требуется глубокое расплавление, для тонких металлов глубина проплавления существенный фактор. При лазерной сварке тонких металлов с ней нельзя переборщить.
Параметры, влияющие на эту величину, это:
- мощность лазерного излучения;
- скорость выполнения работы;
- степень фокусировки луча лазера.
В случае непрерывного процесса t — это длительность его проведения. Если работа осуществляется в импульсном режиме, то t – это продолжительность импульса. При высоких показателях мощностной плотности (Е) может наступить кипение металла в области воздействия луча, приводящее к сквозным дефектам.
Для тонких металлов особенно важна характеристика этого показателя. На него влияет кроме времени воздействия степень фокусировки луча. Для уменьшения плотности излучения для тонких металлов производят расфокусировку луча с помощью электронного управления настройкой работы аппарата.
Изменяя показатели (Е) и (t) можно обеспечить режим работы для разных металлических конструкций, имеющих минимальную толщину.
Различия в технологии проведения лазерной сварки разных металлов
Технология проведения сварки с помощью лазера для различных сплавов металлов имеет свои особенности.
Например, перед проведением работ со стальными изделиями их нужно обязательно очистить: снять окалину, избавиться от коррозии.
Изделие должно быть сухим. Это поможет избежать образования пор, оксидной пленки и трещин в самом шве. Последнее особенно важно при сваривании труб из стальных сплавов. Зону сварки нужно обезжирить.
Предварительная обработка нужна и изделиям из алюминия, магния и цветных металлов.Если изготавливаются трубы из нержавейки, то их сваривают строго встык. Шов внахлест не допускается из-за возникающих напряжений в металле.
Быстрота проведения лазерной сварки исключает образования окисных соединений в зоне расплава, поэтому при ее проведении не требуется создания защитной среды или вакуума в отличие от других видов сварки.
Это свойство особенно важно при сварке титановых сплавов. Они используются в ответственных изделиях атомной и авиационной промышленности. Поэтому, чтобы избежать образования зерен в зоне нагрева этого металла до высоких температур, часто применяют лазерную сварку.
Ручная сварка
Соединение деталей можно осуществлять с помощью ручной лазерной сварки.
Миниатюрный станок для ее самостоятельного проведения сейчас можно выбрать без труда. Их достаточно много в продаже по приемлемой цене с разными параметрами настройки режимов работы.
С помощью такого станка легко можно провести:
- ремонт с помощью сварки миниатюрных изделий, например, ювелирных, оправы для очков;
- точечную спайку (сварку) в стык;
- наплавку;
- ремонт пресс-форм;
- обрабатывать предметы медицинского назначения;
- сварочные работы в области микроэлектроники.
Заключение
Лазерный способ сварки металлов сегодня особенно востребован во многих областях. С помощью этой технологии можно бесконтактно соединять материалы с разными электрохимическими свойствами. Это позволяет проводить работы в труднодоступных местах. Работы можно проводить на малых площадях с большой точностью.
Однако ее применение ограничено значительной стоимостью из-за высокой цены оборудования.
Загрузка... plavitmetall.ru
Лазерный сварочный аппарат LRS-50 для ювелирных изделий и очков
Лазерная сварка занимает важное место в современной промышленности, так как она обеспечивает высокую точность соединения в мелких деталях из тонкого металла. Принцип ее действия существенно отличается от обыкновенных аппаратов, где работа ведется электрической дугой или газом. Здесь на первое место, в качестве основной температурной силы, выступает лазер. Он позволяет сваривать довольно мелкие детали, образуя минимальный след от шва. Лазерный сварочный аппарат для прецизионной шовной и точечной сварки имеет две основные разновидности. Это могут быть газовые и твердотельные аппараты, а зависимости от того, какой вид активной среды использует сам лазер.
Лазерный сварочный аппарат
Твердотельные аппараты могут применяться с различной активной средой, такой как синтетический рубин, хром-форстерит и прочее. Самой распространенной разновидностью данного типа является сварка, которая происходит в среде граната алюмоиттриевого. Зачастую его легируют при помощи неодима. Все разновидности техники, а также распределение ее по типам и моделям, основаны на свойствах лазера.
Аппараты с газовой средой для работы создают более длинные волны. Некоторые модели могут работать в непрерывном и импульсном режиме, что обеспечивает универсальные условия применения, но большинство видов техники относится только к импульсным. Мощность газового лазера является более высокой, так что с его помощью можно проделать процедуры с заготовками большей толщины. Но это оказывается не всегда востребовано, особенною в ювелирной промышленности.
Сфера применения подобного оборудования зачастую состоит из тех мест, где нужно ремонтировать и производить мелкие тонкие детали, такие как ювелирные изделия, элементы электронный устройств, соединение тонких проводов и так далее. Герметичность создаваемых швов позволяет сваривать катоды кинескопа и прочие подобные вещи. Помимо сварки, аппараты используются еще и для лазерной наплавки.
Принцип работы лазерных сварочных аппаратов 
Твердотельные лазерные аппараты для сварки излучают тепловую энергию через стержень лазера. Стержень состоит из стекла, в которое входит алюмоиттриевый гранат, рубин и неодим. Данный элемент установлен в квантроне. Лампа здесь является главным элементом оптической накачки. Здесь подбирается такая лампа, которая создает равномерные и мощные вспышки. На торцах лазера стоят прозрачные стекла, а также отражающие зеркала.
Лазерный сварочный аппарат для ювелирных изделий, а также для прочих металлических деталей различной толщины, работает по следующему принципу. Лазерный луч, который генерируется источником энергии, изначально проходит через прозрачное стекло. Затем он многократно отражается в активном элементе, благодаря чему усиливается. Усиление происходит до тех пор, пока он не достигнет параметров требуемого значения.
Отличительные особенности
По своему внешнему виду и по принципу действию такие аппараты очень отличаются от привычного понятия о сварке. Естественно, что все процессы, которые происходят с металлом во время процесса соединения, полностью попадают под определение сварки, но внешне это выглядит необычно. Точность наведения и небольшой охват ширины наплавки позволяет работать с очень мелкими предметами и дефектами.
Лазер создает концентрированную тепловую энергию, направленную в одну небольшую точку. Это значительно меньше, чем сварочная ванная при работе обыкновенным сварочным инвертором. Такое положение уменьшает зону термического влияния, что для самой заготовки, несомненно, является преимуществом, так как практически не затрагивает свойства основного металла. Все остальные источники теплового воздействия при сварке значительно уступают по концентрации лазеру.
Очередным преимуществом таких аппаратов является легкая транспортировка энергии. Оптическая зеркальная система позволяет направить луч в любое труднодоступное место. Также он передается на значительные расстояния и при этом его энергия не теряется. Сам лазер обладает оперативным управлением, как в плане направления, так и в плане изменения характеристик сваривания.
Технические характеристики популярных моделей
Каждая модель лазерных сварочных аппаратов является уникальной, так как это не очень развитая сфера и многие производители постоянно работают над новыми усовершенствованиями, которые приводят к появлению новых типов техники, изменению их внешнего вида, а соответственно и технических характеристик.
Сварог
| Параметры | Значение параметров |
| Активный элемент | твердотельный |
| разновидность накачки | ксеноновая лампа ИНП 5/60 |
| Режим | импульсно-периодический |
| Максимальная толщина деталей для сварки, мм | 2 |
| Длина волны, мкв | 1.06 |
| Максимальная энергия импульса, Дж | 10 |
| Длительность импульса, мс | 10 |
| Минимальный диаметр сфокусированного пучка, мм | 0,3 |
| Расходимость пучка, мрад | 10 |
| Тип охлаждения | Автономное водяное |
| Мощность аппарата, Вт | 700 Вт |
| Масса, кг | 27 |
HT-W150
| Параметры | Значение параметров |
| Активный элемент | твердотельный |
| Режим | импульсно-периодический |
| Минимальная толщина деталей для сварки, мм | 0.1 |
| Длина волны, нм | 1064 |
| Максимальная энергия импульса, Дж | 10 |
| Длительность импульса, мс | 2 |
| Минимальный диаметр сфокусированного пучка, мм | 0,2 |
| Расходимость пучка, мрад | 10 |
| Система охлаждения | Автономная водяная |
| Мощность аппарата, Вт | 200 Вт |
Особенности выбора
Здесь требуется уже более сложное сравнение характеристик, чем при выборе сварочного инвертора. Ведь это принципиально иной тип устройств. Здесь важны такие параметры, как мощность, диаметр пучка лазера, длина волн и максимальная энергия импульса. В большинстве случаев, даже при высокой мощности, редко удается получить технику, которая смогла бы сваривать тонкие заготовки. Сварка тонких листов, около 0,5-1 мм может проводиться на аппаратах мощность около 400 Вт.
Для работы с тонкими изделиями, такими как ювелирная продукция, стоматологические в процедуры по изготовлению и подгонке зубных коронок, не стоит брать слишком мощную модель, так как ее потенциал не будет использован в полной мере. Здесь больше пригодятся высокоточные приборы с небольшим диаметром пучка. Чем он меньше, тем более тонким получается слой наплавки. С учетом особенностей применения такого типа сварки, очень желательно не оставлять следов соединения. После ремонта металлических изделий, их внешний вид должен быть максимально приближенным к новому.
Далее стоит обратить внимание на размеры. Для многих сфер применения они оказываются существенным фактором. Крупногабаритные изделия не могут быть установлены в любом удобном месте и для их монтажа требуется выделять специальные ниши иди даже комнаты. Разброс размеров здесь очень большой, намного выше, чем в стандартных инверторах.
Особенности и нюансы лазерной сварки
Лазерная сварка требует тонкого владения инструментом, так как нужно уметь создавать высококачественный шов на мелких предметах. Из-за высокой температуры самого лазера, во время работы нужно очень четко соблюдать технику безопасности.
Производители
На рынке сварочного оборудования можно встретить продукцию следующих компаний:
svarkaipayka.ru
как это работает и какие бывают виды
Проведение сварочных работ лазерными установками, применяется уже давно.
Лазерная сварка – это, как принято понимать, характеризующийся высокотехнологичностью метод создания сварных соединений. Для использования метода лазерной сварки не требуется применения особой вакуумной камеры, что, безусловно, очень удобно.
Сварка будущего
Современное сварочное оборудование генерирует лазерный луч, обеспечивающий достаточно высокую концентрацию энергии. Она обеспечивается за счет возможности сфокусировать весь потенциал в одной точке, диаметр которой составляет всего несколько сантиметров.
Осуществляется лазерная сварка при помощи соответствующего аппарата. Для выбора нужно учитывать, что есть две разновидности, имеющие определенные отличительные особенности.
Разновидности аппаратов
Твердотельные аппараты
Твердотельная ручная лазерная установка работает по следующей схеме: через стержень из стекла (он представляет собой твердотельный активный элемент) происходит излучение лазера. Это сопровождается включением рубина, алюмоиттриевого граната, неодима. Сам стержень в конструкции аппарата расположен в камере, которая освещена лампой накачки. Лампа обеспечивает создание мощных и равномерных световых вспышек.
Активные стержни имеют в торцах зеркала: частично прозрачное и отражающее. Рекомендуем изучить соответствующие видео для полного понимания.
Выбирать твердотельный аппарат лазерной сварки нужно при необходимости в сваривании мелких деталей, имеющих относительно небольшую толщину. К примеру, отлично подходит такой аппарат для сварки элементов различных электронных устройств и приборов: для тонких проволочных выводов из тантала, нихрома и золота.
Современные устройства дают возможность проведения сварки элементов, выполненных из фольги, а также позволяют создавать швы (герметичные) катодов кинескопа, который входит в оснащение практически всех телевизоров.
Твердотельная ручная лазерная установка
Газовые устройства
Газовая лазерная установка – это более мощное устройство. Такой прибор предполагает использование высоковольтных источников тока (режим либо импульсный, либо непрерывный). Эти источники возбуждают активную рабочую среду – газовую смесь (на видео хорошо заметен принцип работы).
Ручная установка данного вида отличается:
- Более длинными волнами по сравнению с твердотельными установками;
- Несколько большей мощностью.
Установка с газовой прокачкой поперечного типа является компактным, но достаточно мощным аппаратом, который успешно применяется в целях сварки металлов толщиной до 20 мм (существующие видео подтверждают это).
Наиболее мощное газовое оборудование – это газодинамические устройства. В них активной средой являются горячие газы, температура которых достигает 3000 К.
О достоинствах лазерной сварки
Ключевое преимущество лазерной сварки – ее разнообразие. Это позволяет подбирать оптимальное оборудование для любого вида материалов и для любого характера работ.
Так, ручная твердотельная установка позволяет точно дозировать энергию. Это гарантирует высокое качество сварочных работ в отношении хрупких и мелких деталей и элементов. Примечательно, что прочность полученного в таком случае соединения будет превосходить все традиционные виды сваривания.
Газовый аппарат лазерной сварки позволяет обеспечить больший уровень глубины, на которую изделие проплавляется. При этом образуется малый по ширине шов, а это значительно уменьшает зону воздействия высоких температур. Соответственно, газовая лазерная сварка – это отличный вариант для того, чтобы сократить термическое воздействие на изделие и, как результат, снизить возможные напряжения при сварке и деформацию.
При сопоставлении лазерной сварки с традиционными разновидностями очевидным становится и следующее ее преимущество: проведение лазерной сварки возможно и при расположении аппарата на значительном расстоянии непосредственно от сварочных точек. Это выгодно с точки зрения цены установки, к тому же в ряде случаев представляет собой единственный способ заваривания шва в труднодоступном месте. К примеру, лазерные аппараты позволяют заваривать трубы на дне водоемов. Для этого по трубопроводу запускается подвижная тележка, имеющая вращающиеся зеркала. Само же лазерное сварочное оборудование устанавливается около входного отверстия, откуда и направляет луч в сторону тележки (просмотрите видео с подобными работами).
Безопасность
Очень важно, чтобы сварка сопровождалась надлежащим уровнем безопасности. Для этого следует:
- установить кожухи либо защитные экраны, которые не допустят попадания излучения непосредственно на рабочее место;
- обеспечить наличие на рабочем месте схемы лазерноопасной зоны;
- в обязательном порядке осуществлять проверку работы блокировочных и сигнализационных систем, которые предназначены для предотвращения доступа рабочих в границы лазерноопасной зоны;
- внутренние поверхности помещений окрашивать матовой краской, характеризующейся минимальным коэффициентом отражения;
- в отдельном помещении устанавливать пульт управления аппаратом. Дополнительно размещать видео-, иную систему наблюдения за сварочным процессом.
Такова специфика лазерной сварки. Правильный выбор аппарата позволит добиться результата действительно высокого качества.
zavarimne.ru
сферы применения, виды, типы лазеров для сварки
При производстве многих сложных металлов ключевой частью технологического процесса является их сварка. Соединение проводится с применением разных видов нагревов. Часто в последнее время используется и лазерная сварка металлов. Как осуществляется сварка лазером и какие ее виды существуют, будет рассмотрено в статье.
Сферы применения лазерной сварки металлов
Металлы посредством лазерной сварки соединяются в основном тогда, когда другие способы соединения бесполезны или проблематичны. Оборудование для лазерного соединения стоит весьма недешево, поэтому покупать его нужно, только когда вы убедитесь в том, что работу нельзя будет сделать другими методами.
Итак, сферы применения таковы:
- производство приборов и прочих точных механизмов;
- производство сложных изделий на основе легкоплавких металлов;
- изготовление деталей из чугуна;
- изготовление пластмассовых изделий.
Такая технология в промышленности стала применяться всего порядка 20 лет назад, и если есть возможность, то можно купить станки для только стационарного типа, но и ручные для сварки в домашних условиях.
Плюсы и минусы
Лазерное соединение металлов имеет свои плюсы и минусы. Что касается преимуществ, то они следующие:
- площадь металла нагревается незначительно, что сильно сокращает его коробление во время работы;
- лазерный луч передается по волоконной оптике, благодаря чему он попадается даже в труднодоступные места;
- лазерное оборудование можно использовать не только для сварки металла, но и его резки;
- оно обеспечивает высокое качество сварных швов;
- процесс сваривания обеспечивает хорошую производительность, его легко контролировать.
Но имеет технология и свои недостатки:
- оборудование очень дорогое;
- сварочный аппарат обладает низким КПД;
- оператор установки должен иметь высокую квалификацию.
Но, несмотря на недостатки, лазер — это единственный вариант для обеспечения точной сварочной операции или соединения легкоплавких материалов.
Виды сварки
Лазерная сварка бывает двух видов:
- Стыковая — в этом случае не используют присадки и флюс. Между металлами допускается минимальный стык, не больше 0,2 мм. Такое же значение является максимальным для фокусировки лазерного луча на стык. Сварку проводят посредством «кинжального» проплавления металла на всю толщину с интенсивностью лазерного излучения до 1 мВт/см2. Шов в этом случае нужно предохранять от окисления аргоном или азотом, а гелий защитит его от пробоя лазерного излучения;
- Нахлесточная — металлические листы накладываются друг на друга, они соединяются посредством мощного излучения. Сварка проводится с локальным прижимом деталей. Максимально допустимый зазор между поверхностями металлов при работе — 0,2 мм. В случае необходимости повышения качества соединяемых деталей используется двойной шов.
Типы лазеров
При сваривании металлов применяют лазеры двух типов:
- твердотельные;
- газовые.
Тот или иной тип лазера подбирается в зависимости от цели использования оборудования.
Твердотельный
В данном случае активным телом выступает рубиновый стержень со стеклом и примесью неодима или же алюмо-иттриевого граната, который легирован неодимом или иттербием. Стержень располагается в осветительной камере. Чтобы возбудить атомы активного тела, применяют лампу накачки, которая создает мощные световые вспышки.
На торцах активного тела находятся два зеркала:
- частично прозрачное;
- отражающее.
Лазерный луч будет выходить сквозь частично прозрачное зеркало, заранее оно многократно отражается в рубиновом стержне и усиливается. Твердотельные лазеры не слишком мощны, их мощность составляет от 1 до 6 кВт.
С помощью данных лазеров свариваются только мелкие и не толстые детали, чаще всего — это объекты микроэлектроники, например, тонкие проволочные выводы с диаметром 0,01−0,1 мм на основе нихрома, золота или тантала. Допускается и точечная сварка изделий на основе фольги с диаметром точки порядка 0,5−0,9 мм. Таким же способом выполняется герметичный катодный шов на кинескопах современных телевизоров.
Катод — это трубка с длиной в 2 мм, диаметром 1,8 мм и толщиной стенки 0,04 мм. К такой трубке приваривают дно толщиной в 0,12 мм на основе хромоникелевого сплава. Такие мелкие изделия варят благодаря высокой степени фокусировки луча, а также точной дозировке энергии посредством регулирования длительности импульса в определенных рамках.
Газовый
Газовые лазеры — более мощные, активным телом в них выступает газовая смесь. Газ прокачивается из баллонов с помощью насоса посредством газоразрядной трубы. Энергетическое возбуждение газа происходит за счет электрического разряда между электродами. По торцам газоразрядной трубы находятся зеркала. Электроды подключают к источнику питания, а сам лазер охлаждается с помощью водяной системы.
Основной минус оборудования с продольной прокачкой газа — это его габариты. А вот лазеры с поперечной прокачкой газа более компактные. Общая мощность может составлять от 20 кВт и больше, благодаря чему можно соединять металлы с толщиной до 20 мм на большой скорости — порядка 60 м/ч.
Самые мощные конструкции — газодинамические. В них для работы применяют газы, которые нагреваются до температуры от 1000 до 3000 К. Газ в них быстро истекает через сопло Лавля, в итоге происходит адиабатическое расширение, а затем газ охлаждается в зоне резонатора. При охлаждении возбужденные молекулы переходят на более низкий энергетический уровень, при этом испускается когерентное излучение. Накачка может происходить с применением другого лазера или прочих мощных энергетических источников. Мощные конструкции позволяют сваривать на скорости около 200 м/ч стали толщиной в 35 мм.
Сварка с помощью лазера осуществляется в атмосферных условиях, вакуум создавать не нужно, нужно при этом защищать от воздуха расплавленный металл. Обычно используются газы, например, аргон. Процесс характеризуется тем, что из-за высокой тепловой мощности луча на поверхности свариваемого изделия металл интенсивно испаряется. Пары ионизируются, вследствие чего луч рассеивается и экранизируется.
Поэтому в условиях применения высокомощного оборудования в зону сварки, кроме защитного газа, также подают и плазмоподавляющий газ. Им обычно выступает гелий, который намного легче аргона и не будет рассеивать луч. Чтобы упростить процесс нужно, использовать специальные газовые смеси, обладающие плазмоподавляющей и защитной функцией. В таком случае горелка должна подавать газ так, чтобы он мог сдувать ионизированный пар.
Во время работы луч медленно углубляется в деталь и оттесняет жидкий металл сварочной ванны на заднюю стенку кратера. Это обеспечивает «кинжальное» проплавление при условии большой глубины и малой ширине шва.
Большая концентрация энергии в луче позволяет достичь высокой скорости работы, а также обеспечивает хороший термический цикл и высокую прочность металла шва.
Станки для сварки лазером
Для данного вида сварочных работ применяется оборудование как мобильного, так и компактного типа, также может использоваться полноразмерное оборудование для соединения крупногабаритных деталей.
Часто в промышленных целях используют такие модели станков, как:
- ЛАТ-С — он применяется для самой лазерной сварки, а также наплавки металлов. Обладает высокой мощностью, благодаря чему можно добиться высоких показателей в плане производительности. Может быть оснащен автоматическими координатными столами, благодаря чему можно обрабатывать сложные конструкции на высокой скорости. Станок включает в себя два модуля. В первом находится источник питания и устройство для охлаждения лазера, а второй модуль — это такой подвижный каркас, где находится лазерный излучатель. Два модуля легко двигаются благодаря наличию колес в основании. Для стационарной работы со станком неподвижность обеспечивается за счет специального механического блокиратора;
- МУЛ-1 — этот станок малогабаритный, используется для лазерной сварки и наплавки металлов. Также с его помощью можно паять золото и серебро. Варить ювелирные изделия данным станком можно легко и с соблюдением высокой точности. Часто оборудование используют для ремонта и производства ювелирных изделий. Металлические части небольшого размера можно сварить без сильного нагрева, допускается даже соединение оправ для очков. Устройство удобное тем, что для работы достаточно напряжения в 220 В. В зависимости от выбранного режима, мощность прибора составляет от 1,9 до 2, 5 кВт;
- ЛАТ-400 — применяется для соединения крупногабаритных изделий. Система включает в себя мощный твердотелый лазер, устройство питания и охлаждения. Лазер обладает высокой мощностью и производительностью, благодаря чему даже сложные работы можно осуществлять на высокой скорости. Оборудование подключается за счет трехфазной сети в 380 В. При пиковой нагрузке мощность аппарата составляет порядка 13 кВт. Установка оснащена механизированной системой, которая приводится в движение за счет двигателя постоянного тока. Это позволяет легко передвигать лазерную головку в трех плоскостях.
Ручная лазерная сварка проводится с применением таких аппаратов:
- WELD-WF — портативное устройство, благодаря которому можно выполнять работы даже в труднодоступных местах. Оно включает в себя манипулятор, соединяемый с волокном. Сгенерированное лазерное излучение передается по волокну. Поскольку есть наличие обратной связи, с помощью аппарата можно получить максимально качественный шов по сравнению с оборудованием, в котором нет подобных опций. Аппарат имеет мощность всего 1,5 кВт и работает от сети в 220 В. Он подходит для разных ремонтных работ, когда выполнить демонтаж сложно или требует много времени;
- CLW120 — ручной аппарат с невысокой мощностью, который отлично подходит для работ, требующих ювелирной точности, а также точечной лазерной сварки. Кроме этого, с его помощью можно соединять цветные и черные металлы, нержавеющую сталь или же титановые сплавы. Мощность оборудования — 10 кВт, требования к сети — 220 В.
Почти все перечисленные аппараты оснащены бинокуляром, который защищает зрение от негативного воздействия лазерного луча и вместе с тем помогает в несколько раз увеличить объект обработки, чтобы работа была выполнена качественно и точно.
tokar.guru
лазерная сварка - назначение и особенности технологии
Лазерная сварка используется для особо точного соединения двух металлических изделий при сложной конфигурации поверхности их соприкосновения. Ввиду предельно малой площади поперечного сечения лазерного луча концентрация тепловой мощности получается значительной, что благоприятствует применению процесса в ювелирном деле, при ремонте различных оптических приборов, а также для соединения между собой тугоплавких и трудносвариваемых обычными способами металлов, например, алюминия и его сплавов.
Технология сварки лазером
Основными технологическими параметрами процесса считается качество лазерного луча. Оно определяется:
- Когерентностью — взаимосвязанностью фаз теплового поля луча лазера в различных точках.
- Монохроматичностью — чрезвычайно малой шириной спектральных линий, излучаемых источником.
- Направленностью — отсутствием рассеивания луча при его движении от источника к свариваемому объекту.
По совокупности этих параметров лазерный луч превышает электронный, обеспечивая точное размерное плавление и испарение металлов в зоне сварки. Одновременно достигаются и определенные технологические преимущества. В частности, источник может находиться на расстоянии от места сваривания, а наличия вакуумной среды в зоне лазерной сварки не требуется.
При соединении деталей с использованием луча лазера последовательно происходит следующее. Подготовленные к соединению изделия плотно присоединяются друг к другу вдоль линии будущего сварного шва. Затем на место стыка наводится лазерный луч. При включении генератора начинается нагрев, размерное плавлении и испарение частиц на кромках. Поскольку сечение лазерного луча крайне мало, то расплавляемый металл заполняет собой все микронеровности и дефекты деталей, которые попадают в зону действия лазера. Поэтому плотность сварного шва — наибольшая, а пористость и прочие дефекты, присущие традиционным способам неразъемных соединений, отсутствуют. Ввиду высокой скорости перемещения лазерного луча по соединяемым поверхностям, окисления металла в ходе такой процесса не происходит.
Шов лучом лазера может быть сплошным и прерывистым. По первому способу соединяют трубы из нержавеющей стали, где требуется повышенная герметичность. Второй способ используют для соединения миниатюрных металлоконструкций и деталей, имеющих поверхностные повреждения. Например, точечной лазерной сваркой восстанавливают частично разрушенные ювелирные украшения, ремонтируют металлические оправы очков и т.п.
В соответствии с ГОСТ 19521 для лазерной сварки металла используется оборудование двух типов — твердотельное и газовое. Оборудование для лазерной сварки с использованием газовой струи отличается повышенной мощностью излучения и могут работать как в непрерывном, так и в импульсном режимах. Нагрев газов, возникающих в процессе работы лазерного луча, обеспечивает чрезвычайно высокую концентрацию тепловой мощности в зоне сварки. Поэтому такими установками можно сваривать изделия толщиной до 15-20 мм. Твердотельные лазеры более компактны. Излучение в них активирует стеклянный стержень, который находится в камере, освещаемой лампой накачки. Лампа работает единичными импульсами — вспышками, поэтому твердотельные лазеры в непрерывном режиме не функционируют.
Таким образом, лазерная сварка целесообразна для соединения проблемных с точки зрения конечного качества деталей, а также в точном ремонтно-инструментальном производстве.
Сварка очков и изделий из драгметаллов
Лазерная сварка очков проводится на ручных установках твердотельного типа. Устройство аппарата достаточно просто: в отражательной трубке размещены два электрода, пространство между 
которыми заполнено смесью ионизирующих газов — азота, неона и углекислого газа. Эта смесь подается в устройство по соплу Лаваля, которое обеспечивает нужную скорость и расход газов. При подаче на электроды высокого напряжения происходит ударная ионизация газовой смеси. Одновременно в газовой среде создается концентрированное магнитное поле, которое формирует направленный световой поток. Поскольку трубка с газами сильно нагревается (до 100000С), то в аппарате предусмотрено ее водяное охлаждение. По достижении необходимой когерентности и направленности излучения луч направляется через фокусирующее устройство к месту обработки. Процесс происходит через определенные промежутки времени, которые, в зависимости от модели оборудования, могут колебаться от 1,5 до 8 мс. При перегреве узлов. Если аппарат лазерной сварки перегревается, то его отключение происходит автоматически.
Популярность лазерной технологии при ремонте очковых оправ обусловлена тем, что для этого не требуется каких-либо дополнительных материалов, в частности, припоя. Таким образом, место соединения абсолютно однородно со структурной точки зрения и в нем не возникнет никаких деформационных искажений решетки основного металла. Лазерная сварка ювелирных изделий хороша тем, что потери драгметалла отсутствуют.
Процесс происходит в следующей последовательности:
- Поверхности свариваемых элементов тщательно очищают от пыли, а также окисных и жировых пленок.
- Готовят к работе установку и рабочий электрод. В частности, контролируется равномерность, расход подачи аргона и состояние иглообразного электрода из вольфрама.
- Настраивается фокусирующая линза. Это — особенно ответственный этап сварки, поскольку при расфокусированной линзе луч получается смазанным и необходимую концентрацию тепловой энергии для локального расплавления металла создать невозможно. Правильно сфокусированный пучок должен быть в плане круглым, а не овальным.
- Устанавливается необходимое значение мощности сварки. Если она недостаточна, то вместо сварки происходит обычный (хотя и высокоскоростной) нагрев металла, а при избыточной мощности свариваемые слои могут быть проплавлены насквозь. Оптимальной для сварки очков считается удельная мощность 108 Вт/см2.
Для успеха лазерной сварки важно точно знать химический состав металла оправы. Например, если в нем присутствуют тугоплавкие элементы (например, титан), то удельную мощность необходимо подбирать с крайней осторожностью. Аналогичные сложности представляет и восстановление серебросодержащих оправ, либо изделий из золота. Причина здесь иная — индифферентность благородных металлов к происходящим в зоне сварки тепловым процессам. Для того, чтобы установка не перегревалась при сварке оправ, в составе которых имеется титан, обязательно необходимо включать продувку сварочной зоны аргоновой струей.
При выборе подходящей модели сварочного аппарата необходимо обращать также внимание на то, какой заявляется долговечность лампы накачки. Если она составляет менее полугода, то применение такого устройства нерентабельно.
Успешное использование бытового аппарата для сварки лучом лазера зависит от ряда нюансов:
- Ориентируясь на вид изделий, с которыми придется работать, стоит позаботиться о соответствующей оснастке. Некоторые фирмы-производители комплектуют ею свое оборудование, но в большинстве случаев необходимо самостоятельно подобрать и изготовить подставку для удобного и надежного удержания свариваемых деталей.
- При длительной работе даже импульсами, необходимо использовать также и дополнительную обдувку зоны обработки сжатым воздухом. Если такой системы в аппарате нет, стоит приобрести микрокомпрессор, расположив его рядом с постом лазерной сварки.
- Работать сварщику без ультрафиолетового фильтра категорически запрещается, даже если установка включается на пробный импульс. Крышка безопасности от инфракрасного луча при включении должна быть закрыта.
Повышенные требования к качеству лазерной сварки деталей из тугоплавких металлов и благородных сплавов на основе серебра и золота требует особо тщательного подбора модели сварочного аппарата.
wikimetall.ru
Лазерная сварка титана, алюминия и других металлов – особенности технологии и оборудования
Лазерная сварка — это технология, в которой основным элементом воздействия на материалы является лазер. Главное достоинство лазера – способность концентрировать большую мощность излучения на единицу площади (1-10МВт/см2), что обеспечивает сварку различных материалов толщиной от нескольких микрон до сантиметров.
Действие лазера
Суть сварки лазером заключается в том, что излучение, проходя через фокусирующую систему, концентрируется в определенной точке. Все, что попадает в эту точку, подвергается сильнейшему термическому воздействию.
Похожие процессы происходят при разжигании огня с помощью лупы. Так как лазерное излучение монохромное и когерентное (с постоянной разностью фаз в пространстве или времени), то используя обычную оптическую линзу можно получить высокую концентрацию энергии на очень маленькой площади.
В месте концентрации луча металл быстро расплавляется. Для формирования сварного шва достаточно убрать лазер или расфокусировать его. Благодаря маленькой области термического воздействия в свариваемом материале практически отсутствуют деформации. Шов получается тонким и не требует дальнейшей обработки.
Типы сварочных аппаратов
Лазерный сварочный аппарат использует импульсное или непрерывное излучение, и может делать швы любого типа. Так как мощность излучателя рассчитана на максимальную толщину свариваемого металла, то при сварке тонких листов (0,05-1 мм) применяется расфокусировка луча.
По типу активного тела лазерное сварочное оборудование бывает с:
- твердотельным лазером;
- газовым;
- газодинамическим лазером.
Импульсный лазерный аппарат производит сварку точечно. Для создания сплошного шва сварные точки наносятся с перекрытием.
Частота импульсов у разных моделей разная, обычно в пределах 4-20 Гц. Скорость сварки доходит до 20 м/час.
Твердотельные лазеры
Основным элементом твердотельного прибора является стержень из рубина или стекла с неодимом, который находится в осветительной камере. Когда в камеру с определенной частотой подается свет большой мощности, то в кристалле (активном теле) происходит возбуждение атомов, что приводит к излучению света одной длины волны.
Торцы стержня из рубина представляют собой отражающие зеркала, одно из них частично прозрачное. Через него происходит выход энергии в виде лазерного излучения.
В стационарных установках кроме собственно лазера и оптической системы фокусировки луча аппарат имеет систему газовой защиты, систему перемещения головки и свариваемого изделия.
Твердотельные приборы имеют относительно небольшую мощность от 1 до 6 кВт. Они применяются в основном в микроэлектронике, приборостроении и ювелирном деле, где приходится приваривать выводы микрочипов толщиной несколько микрон, катоды кинескопов электронно-лучевых трубок или сваривать мелкие элементы на ювелирных изделиях. Используется как точечная сварка.
Газовые лазеры
В газовых лазерных устройствах для сварки активным телом является смесь углекислого газа, азота и гелия.
Газовая смесь из баллонов с помощью насоса продувается через газоразрядную трубку, где с помощью электрических разрядов происходит возбуждение газа. Газогазрядная труба имеет отражающее и прозрачное зеркало по торцам, весь процесс происходит, как в твердотельном лазере.
По сравнению с твердотельными газовые лазеры мощнее, их мощность может превышать 20 кВт. Имеют систему водяного охлаждения. Сварочные аппараты с газовым лазером могут варить толстый металл до 2 см со скоростью 1 м/мин.
Газодинамические лазеры
Газодинамические лазерные устройства самые мощные. Активным телом является окись углерода, нагретая до 3000 ⁰K и пропущенная через сопло Лаваля. На выходе из сопла происходит резкое падение давления и, соответственно, охлаждение газа.
При этом процессе молекулы окиси углерода испускают монохромное излучение. Для повышения мощности в качестве источника накачки применяются дополнительные лазеры.
Такой способ позволяет развивать мощность газодинамического лазера до 100 кВт и более, что позволяет варить металлы толщиной 35 мм со скоростью 200 м/час. Такая производительность недоступна другим видам сварки.
Лазерно-дуговая технология
Гибридная технология совмещает в себе преимущества дуговой и лазерной сварки. Когда нужно сваривать толстые листы металла с большой скоростью и минимальным подводом тепла к сварочной зоне в автоматическом режиме, то для этого потребуется оборудование с лазерно-дуговой сваркой.
За счет быстрого разогрева лазером сварочной ванны улучшается качество шва, его глубина. Это уменьшает напряжения и деформации от возникновения соединительного шва.
Кроме этого приводит к большой скорости сварки, появляется возможность провести сваривание в один проход. Нет жестких требований к соединяемым кромкам. В комбинации с дуговой сваркой обычно используется твердотельный лазер.
Особенности процесса
Благодаря возможности концентрировать огромную энергию на маленькой площади лазерная сварка титана, а также алюминия, нержавейки и других металлов не представляет трудностей.
Для лазерной сварки не требуются особые условия. Она может производиться в окружении обычной атмосферы. Как и при дуговой электросварке требуется защита деталей в точке соединения от влияния воздуха. Для этого применяют инертные газы.
Из-за высокой мощности лазерного луча металл в сварочной ванне начинает кипеть. Пары ионизируются и рассеивают луч лазера. Для борьбы с этой проблемой в зону сваривания стали направлять струю газа подавляющего плазму.
Его роль выполняет гелий, который не рассеивает луч благодаря своей легкости и прозрачности. При одновременной подаче защитного и подавляющего плазму газов струя направляется так, что сдувает плазму с рабочей зоны.
Преимущества и недостатки
Главным достоинством лазерной сварки является регулировка количества энергии в конкретной точке на очень маленькой площади. Это позволяет получать прочные и надежные соединения при работе с мелкими изделиями. Поэтому ее применяют высокоточные производства.
Лазерная сварка может использоваться удаленно от оператора. Известна установка для ремонта стальных трубопроводов находящихся на дне водоема. С помощью вращающихся зеркал лазерный луч доставляется на место назначения, где происходит сварка.
Мощные лазеры могут проваривать толстые металлы при узком шве и минимальном термическом воздействии на соседние слои. Имеют высокую степень автоматизации работ, высокую скорость сварки и отличное качество шва.
Главным недостатком лазерной сварки является высокая стоимость оборудования. Установки имеют низкий КПД (не более 2 %), соответственно высокую стоимость сварочных работ.
Меры безопасности
При работе с лазерной сваркой использование очков обязательно. В стационарных установках должны быть защитные экраны, не позволяющие оператору попасть в рабочую зону лазера. Предусматриваются системы блокировки работы лазера при нарушении рабочей зоны персоналом.
Стены помещения покрываются матовой краской имеющей минимальную отражающую способность. В автоматических системах пульты управления и контроля находятся за пределами рабочего помещения.
svaring.com
Лазерная сварка металла: оборудование, технология, методы, аппараты
Лазерная сварка металла — один из самых новых методов создания неразъемных соединений. Он отличается исключительной точностью, производительностью и высоким качеством сварного шва. Нагрев и плавление металла в рабочей зоне проводится лазерным лучом. Метод позволяет сваривать разнородные материалы. Несмотря на высокую стоимость и сложность оборудования, популярность этого метода постоянно растет. Для домашних мастерских становятся доступны аппараты бытового уровня.
Лазерная сварка
Технология лазерной сварки
Световой поток, генерируемый лазером, отличается монохромностью. Все волны потока, в отличие от солнечного спектра, имеют равные длины волн. Это облегчает управление потоком с помощью фокусировки линзами и отклонения призмами. В лазере возникает явление волнового резонанса, что многократно увеличивает мощность пуска.
Принцип действия лазерной сварки базируется на поглощении энергии пучка лазера металлом в рабочей зоне. При этом происходит сильный локальный нагрев.
Технология сварки лазером напоминает технологию газовой сварки. Подготовительные операции заключаются в механической обработке и химическом обезжиривании зоны соединения. Далее луч лазера направляется в начало шва, происходит нагрев металла, его плавление и образование сварочной ванны. Луч перемещается вдоль линии шва, за ним движется сварочная ванна и зона кристаллизации.
Схема лазерной сварки
После кристаллизации шов проводится зачистка шва от окалины и шлаков.
Лазерная сварка позволяет получить однородный, прочный и долговечный шов.
Условия и методы проведения процесса
Для достижения высокой мощности луча необходима его фокусировка. Она проводится в ходе серии последовательных отражений от переднего и заднего полусферических зеркал. Когда интенсивность пучка превышает пороговое значение, он проходит через центр переднего зеркала и далее, через систему направляющих призм, к рабочей зоне.
Лазерная сварка металлов может проводиться при различном взаиморасположении соединяемых заготовок. Глубину проплавления металла в рабочей зоне можно регулировать в широком диапазоне — от поверхностного до сквозного. Работу также можно вести непрерывным лучом или прерывистыми импульсами.
Способ позволяет сваривать как детали из тонкого листового проката, так и сложные профили и детали большой толщины.
Различают следующие виды процесса:
- В стык. Проводится без присадочных материалов и флюсовых порошков в защитной газовой атмосфере.
- Внахлест. Свариваемые кромки накладываются одна на другую. Требуется обеспечить прижим заготовок друг к другу.
Лазерная сварка в стык
Компактные аппараты бытового класса позволяют проводить лазерную сварку своими руками.
Аппараты лазерной сварки металлов
Для проведения точечной или сплошной лазерной сварки необходимо:
- лазер с источником питания ;
- блок оптической фокусировки;
- механизм перемещения луча в рабочей зоне;
- приспособления для подачи инертных газов для защиты рабочей области.
По конструкции активного излучателя все аппараты лазерной сварки разделяют на два типа:
- газовые;
- твердотельные.
Аппарат для лазерной сварки ЛТА4-1 
Аппарат для лазерной сварки ЛТСК435-20 Оба типа могут работать как в импульсном, так и в непрерывном режиме.
Лазеры с твердым активным элементом
Такие установки могут излучать световой поток как непрерывно, так и дискретными импульсами. Активный излучатель делают из розового искусственного рубина, смешивая оксид алюминия и ионы хрома. Торцы стрежня полируют, создавая на них зеркальные поверхности, отражающие свет. Ионы хрома, облучаемые излучением лампы накачки, переизлучает свет на частоте работы лазера.
Функционирование их проходит следующим способом:
- Стержнеобразный активный элемент помещен вместе с лампой накачки внутри рабочего корпуса.
- Энергия периодических вспышек лампы накапливается в активном элементе, фокусируясь и отражаясь от торцевых зеркал.
- По достижении порогового значения интенсивности светового пучка он проходит излучение рабочего импульса.
Лазер с твердым активным элементом
Аппараты с твердым активным телом работают на волне длиной 0,69 микрон. Мощность их достигает нескольких сотен ватт.
Аппараты с элементами на основе газовой среды
Установки с газообразным активным телом потребляют более высокое напряжение, и позволяет развивать большую мощность — до десятков киловатт. Лампа накачки облучает в таких приборах не твердотельный стержень, а газовую смесь в колбе. Для смеси используют углекислый газ, азот и гелий. Она находится под давлением в несколько атмосфер. Два (или более) электрода периодически инициируют электрический разряд в газовой смеси. Импульс так же усиливается многократным отражением от торцевых зеркал. Когда интенсивность достигает порогового значения, когерентный импульс проходит через полупроницаемое зеркало и сквозь оптическую систему направляется в рабочую зону.
Схема аппарата с элементом на основе газовой среды
Газовые установки работают с длинами волны около 10 микрон. Практический коэффициент полезного действия доходит до 15%
Особенности работы с тонкостенным металлом
При сваривании заготовок средней и большой толщины необходимо проплавление материала на всю толщину. Для этого используют излучение высокой интенсивности. Особенностью сварки лазером тонкостенных металлов является высокий риск прожигания листа. Чтобы избежать этого, необходимо строго контролировать следующие характеристики:
- мощность излучения;
- скорость движения луча;
- фокусировка рабочего пятна.
Сваривание тонкостенных заготовок проводят на минимальной мощности. При непрерывном режиме повышают скорость движения рабочего пятна. В импульсном режиме сокращают длительность импульса и повышают их скважность.
Лазерная сварка тонкостенных металлов
Если же на минимальной мощности плотность потока все равно слишком высока — используют преднамеренную расфокусировку луча. Это снижает КПД, но исключает прожигание листа и разбрызгивание металла.
Различия в технологии для разных металлов
Существуют отличия в технологическом процессе для различных металлов и их сплавов.
При сваривании заготовок из стали требуется провести механическую зачистку от ржавчины и других загрязнений. Детали должны быть тщательно обезжирены и высушены. Присутствие в зоне шва влаги может привести к повышенной гидратации материала шва и снижению его прочности и долговечности.
Аналогичная механическая подготовка и обезжиривание требуется для большинства цветных металлов и сплавов.
Нержавеющие сплавы сваривать допускается только встык. Нахлест может привести к возникновению тепловых напряжений в материале.
Благодаря высокой скорости ведения луча в рабочей области не успевают образоваться окислы. Это позволяет сваривать нержавеющие и титановые сплавы без применения флюсовых порошков и атмосферы защитных газов. Эта уникальная способность делает лазерный метод незаменимым при сваривании особо ответственных конструкций атомной, аэрокосмической и оборонной индустрии.
Ручная сварка
Технический прогресс последних лет позволил создать компактный аппарат для ручной лазерной сварки. На рынке представлено множество моделей с различными параметрами и функциональностью.
Они позволяют провести:
- починку малогабаритных и миниатюрных конструкций;
- точечную сварку;
- наплавочные операции;
- ремонт небольших пресс-форм;
- пайку электронных компонентов;
- дезинфекцию медицинских изделий.
Ручная сварка
Стоимость таких аппаратов все еще значительная. Окупится он при условии большого объема работ.
Применение сварки лазером
Метод применяется для соединения особо ответственных конструкций либо в том случае, когда другими методами соединить заготовки не удается. Наиболее распространен метод в таких областях, как:
- Устройства высокой точности.
- Изделия из легких цветных металлов.
- Соединение чугунных заготовок.
- Сваривание пластика.
Весьма важная область применения лазерной сварки — оборонная промышленность
Плюсы и минусы лазерной сварки
Основные достоинства метода следующие:
- ограниченная зона нагрева снижает риск коробления материала;
- при использовании гибких световодов возможна работа в узкостях и труднодоступных местах;
- сварочный аппарат без дополнительных модификаций применим для резки конструкций и раскроя листового металла;
- исключительное качество и долговечность швов;
- высокая производительность;
- отсутствие расходных материалов.
Минусы, как и у любой действующей технологии, также присутствуют:
- высокая стоимость аппарата;
- малый коэффициент полезного действия;
- высокие требования к образованию и опыту работника.
В конечном счете, сопоставляя преимущества и недостатки сварки лазером, все больше предприятий и даже небольших мастерских принимают решение о переходе на новую технологию.
Используемое оборудование
Несмотря на различные габариты и мощность, оборудование для лазерной сварки относится к одному из основных типов: с твердым или с газообразным рабочим телом. Они различаются лишь методом возбуждения светового излучения. С металлом оба типа станков лазерной сварки работают одинаково.
Твердотельные установки
Такие приборы чаще используются в режиме непрерывного излучения. Они характеризуются более высокими рабочими частотами и ограниченным КПД и мощностью. Твердотельные агрегаты чаще используют для сваривания малогабаритных и тонкостенных изделий.
Импульсный твердотельный лазер
Газовые аппараты
Если требуется соединять заготовки большой толщины, применяют устройства с газообразным рабочим телом. Излучение возбуждается в газовой среде электрическим разрядом. Такие аппараты сваривают детали до 20 миллиметров. Такой способ позволяет достичь высоких мощностей в луче и более высоких значений КПД. Однако устройство прибора более сложное, в нем используется хрупкая стеклянная колба.
Газовый лазер
Гибридные установки
Для сложных конфигураций свариваемых деталей и листов большой толщины были разработаны гибридные сварочные установки. Рядом с лазерной головкой в них располагается горелка электродугового полуавтомата.
Гибридный лазерно-дуговой процесс сварки в среде защитного газа
Проволока используется в качестве присадочного материала и заполняет сварочный зазор, участвуя в формировании шовного материала.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
stankiexpert.ru
