Что такое лазерная сварка. Сварка лазерная это
4.2. Преимущества и особенности процесса лазерной сварки
Все рассмотренные выше методы лазерной сварки имеют ряд преимуществ перед традиционными методами, анализ которых позволяет найти наиболее эффективное применение того или иного лазерного процесса.
Из всего многообразия методов сварки плавлением наиболее целесообразно лазерную сварку сравнивать со следующими: дуговой неплавящимся электродом, плазменной, электронно-лучевой и контактной, а также пайкой. Эти методы в наибольшей степени могут быть заменены лазерной сваркой без принципиального изменения конструкции детали.
При сравнении следует учитывать основные признаки и классификацию методов лазерной сварки по аналогии с традиционными методами.
Наиболее ярко проявляются преимущества лазерной сварки в сравнении с дуговой; основные из них заключаются в следующем.
1. За счет высокой концентрации энергии и малого пятна нагрева объем сварочной ванны при лазерной сварке в несколько раз меньше. Этот фактор положительно сказывается на целом ряде характеристик как сварного шва, так изделия в целом. В первую очередь, снижение в 2...5 раз ширины шва позволяет расширить ассортимент деталей, где ограничены размеры на расположение шва как с точки зрения теплового воздействия, так и компактности.
Помимо этого, снижение объема расплава и получения швов с большим отношением глубины проплавления к ширине шва (примерно на порядок по отношению к дуговой сварке) дает возможность уменьшить деформации деталей до 10 раз. Снижение же деформаций в свою очередь приводит к значительной экономии как металла (за счет уменьшения размеров допусков), так и к повышению производительности (за счет экономии времени на правку после сварки). Кроме этого, появляется возможность экономно использовать станочное оборудование, исключив механическую обработку после сварки.
Малый объем расплавленного металла и специфическая форма шва также улучшают в целом ряде случаев условия кристаллизации, что повышает свойства сварных швов.
2. Отсутствие электрода, близко расположенного к поверхности сварочной ванны, исключает попадание в нее инородных материалов, что практически во всех случаях наблюдается при дуговой сварке.
3. Острая фокусировка луча и возможность передачи его на значительные расстояния позволяют осуществлять сварку в труднодоступных местах, например в углублениях гофрированных конструкций, внутренних полостей и др.
4. Жесткий термический цикл с высокими скоростями нагрева и охлаждения дает возможность при лазерной сварке, в сравнении с дуговой, существенно сократить зону термического влияния. Это позволяет снизить эффект фазовых и структурных превращений в околошовной зоне, приводящих к разупрочнению, трещине-образованию, снижению коррозионной стойкости и др.
Сравнение лазерной сварки с электронно-лучевой показывает, что во многих случаях эти два метода взаимозаменяемы, однако существует несколько особенностей, которые выгодно отличают лазерную сварку и дают ей определенные преимущества.
1. Для осуществления процесса лазерной сварки не требуется обязательного наличия вакуумных камер или камер с контролируемой атмосферой. Это существенно расширяет технологические возможности лазерного луча, так как снимаются ограничения на размеры свариваемых деталей. Кроме этого, увеличивается производительность процесса за счет сокращения времени на откачку воздуха из камеры, упрощения установки стыка под луч, переналадки и пр. Отсутствие вакуумных камер при производстве крупногабаритных изделий снижает также стоимость технологического оборудования.
2. Существенные трудности встречаются при сварке электронным лучом широко распространенных сталей перлитного и мартенситного класса толщиной более 30 мм из-за отклонения электронного луча от стыка соединяемых деталей. Основной причиной этого дефекта является остаточная намагниченность ферромагнитных сталей, которую они приобретают в процессе обработки, изготовления детали, хранения или транспортировки. Сварка электронным лучом в магнитном поле приводит к отклонению его от стыка. Использование для подобных целей лазерного луча полностью исключает появление указанных дефектов, так как поток фотонов не взаимодействует с магнитным полем.
Необходимо отметить некоторые преимущества лазерной точечной сварки перед электроконтактной и конденсаторной сваркой.
1. Размер сварной точки при лазерной сварке существенно меньше, чем при контактной, что дает возможность соединять миниатюрные детали.
2. Отсутствует механическое давление при получении сварной точки, что позволяет соединять хрупкие и легкодеформируемые детали, а также осуществлять процесс сварки навесу, значительно упрощая оснастку и технологию проведения сварки.
3. Время получения одной точки при лазерной сварке составляет 10-2...10-3 с, тогда как при контактной оно равно 0,5...1 с, т. е. производительность лазерного луча в сотни раз выше.
4. Возможность сварки в труднодоступных местах и через прозрачные среды в замкнутых объемах, что сделать контактной сваркой принципиально невозможно.
5. Возможность сварки материалов с резко отличающимися физическими свойствами и в первую очередь электрическим сопротивлением.
Помимо этого следует отметить ряд преимуществ, принципиально отличающих лазерную сварку от других методов сварки плавлением.
Среди этих преимуществ основным является возможность использования лазерного луча, генерируемого из одного источника, на нескольких рабочих местах за счет его отклонения и расщепления. На рис. 4.1 показан пример использования непрерывно генерируемого луча на двух рабочих местах. В то время как на одном рабочем месте осуществляется сборка, на другом — сварка. Когда сварка закончена, отклоняющее зеркало переводит луч на второе рабочее место, где производится сварка, а на первом снимается готовая деталь и устанавливается новая.
Рис. 4.1. Схема использования одного лазера для сварки на двух рабочих местах:
1- лазер; 2- рабочие места; 3- фокусирующая оптика; 4- поворотное отклоняющее зеркало
Таким образом, повышается коэффициент использования оборудования и производительность труда
Кроме этого, эффективно использование лазерной сварки для соединения разнородных материалов, склонных к образованию интерметаллидных соединений, и композиционных материалов на металлической основе. Тонкое регулирование режимов сварки в широком диапазоне позволяет контролировать время контакта жидких фаз в процессе их взаимодействия.
Следует учитывать также и социальные преимущества, связанные с лазерной технологией вообще: повышение эффективности и. культуры производства; уменьшение трудовых затрат, особенно ручного труда; престижность новой профессии; то обстоятельство, что экологические последствия внедрения лазерной технологии не нарушают условий охраны окружающей среды. Применение лазерной технологии не приводит к увеличению производственного травматизма и профзаболеваний.
Наряду с рассмотренными преимуществами лазерная сварка имеет некоторые особенности, затрудняющие ее универсальное применение наряду с существующими традиционными методами.
1. Прежде всего это высокая стоимость лазерного оборудования и оснастки. Лазер — это сложный физический прибор и независимо от уровня развития технологии изготовления цена его будет значительно превышать стоимость, например, дуговых источников нагрева. Помимо лазера обязательными элементами установки является оптическая система отклонения и фокусировки, приборы контроля параметров режима и различные манипуляторы.
Оптические системы отклонения и фокусировки представляют собой набор металлических зеркал и специальных линз, часто изготовленных из дефицитных дорогостоящих материалов. Стоимость подобных систем достаточно высока. Важной проблемой является обеспечение надежности оптических систем, их стойкости и работоспособности. В частности, предъявляются особые требования к помещениям, где осуществляется лазерная сварка, по запыленности, влажности, вибрации и пр.
Средства контроля лазерного излучения также отличаются целым рядом особенностей, оказывающих влияние на относительно высокую стоимость этих приборов и на специфические условия их эксплуатации.
Оснастку для лазерной сварки отличает высокая точность, возможность перемещения в широком диапазоне скоростей от 1,0 до 50 мм/с и перекантовки деталей в различные положения. Стоимость рассмотренного комплекса оборудования по сравнению с оборудованием для традиционных методов сварки значительно выше.
2. Лазерную сварку отличает невысокая энергетическая эффективность, так как КПД лазерных установок в редких случаях превышает 10%.
3. К особенностям лазерной сварки, затрудняющим ее внедрение, относится сложность устройств лазерной техники, требующая высокой технической культуры обслуживающего персонала.
4. Наконец, необходимо отметить, что существует целый ряд альтернативных традиционных методов сварки, способных в значительной степени удовлетворить техническим требованиям, которые предъявляются к процессу лазерной сварки. Эти альтернативные технологии в настоящее время часто экономически эффективней лазерной, но главная их конкурентноспособность — это отработанность и внедренность.
Эти особенности ограничивают применение лазерной сварки такими специальными случаями, когда использование традиционных методов сопряжено с определенными трудностями. Вопрос о применении лазерной сварки должен решаться в результате всестороннего технико-экономического анализа, рассматривающего альтернативные технологии в динамике их развития наряду с развитием лазерной технологии, а также долгосрочные прогнозы и тенденции развития отраслей машиностроения и народного хозяйства в целом.
studfiles.net
Что такое лазерная сварка, и за счет чего она происходит
Процесс лазерной сварки очень интересен хотя в быту такой вид сварки встречается редко. И если говорить техническим языком: для достижения требуемой температуры для сваривания металлов используется лазерный луч производимый оптическим квантовым генератором. Лазерная сварка это процесс плавления металла направленным и сфокусированным лучом света. За счёт того, что сфокусированный луч является монохромным, когерентным и направленным, возникает возможность сваривать металл с очень высокой точностью. Разберем подробнее свойства лазера.
Монохромность означает то, что луч света, использующийся в лазерной установке, обладает определенной длиной волны и частотой, в отличие от привычного «белого» света. В следствии этого, что свет монохромен, его легко фокусировать, преломлять и направлять. В итоге, лазерная установка производит высокоточный луч — лазер.
Когерентность — это свойство луча света, когда луч обладают одинаковой фазой. В том случае, когда луч света не когерентен, его мощность снижается, потому что одни фазы гасят другие.
Луч света обладает направленностью и способностью концентрироваться на участке с довольно маленькой площадью. Именно этот свойство позволяет производить лазерную сварку металлов с очень высокой точностью и эффективностью.
Главным достоинствам лазерной сварки, особенно твердотельном лазере, является высокая точность сварочной работы. Причем это касается не только площади свариваемой поверхности, но и дозировки тепловой энергии во время сварки. Благодаря этому возможна оптимальная настройка лазерной установки под узкие технические задачи.
Единственный минус лазерной сварки это высокая стоимость и сложность производства. Безусловно, лазерная сварка является сваркой будущего, и вероятно, что через лет десять такой вид сварки потеснит другие.
lasergrand.ru
Сварка лазерная - это... Что такое Сварка лазерная?
СВАРКА ЛАЗЕРНАЯ — [laser welding; laser beam welding] сварка плавлением, при которой для нагрева используется энергия излучения лазера. Применяется для сварки труб с толщиной стенки 0,25…1,5 мм из углеродистых и коррозионностойких сталей. В последнем случае … Металлургический словарь
СВАРКА ЛАЗЕРНАЯ — сварка, при к рой в качестве источника теплоты используют мощный концентрир. световой луч лазера. Применяется для соединения деталей в труднодоступных местах, малогабаритных деталей (особенно в приборостроении), керамич. изделий … Большой энциклопедический политехнический словарь
Сварка — – получение неразъемных соединений посредством установления межатомных связей между соединяемыми частями при их нагревании и (или) пластическом деформировании. [ГОСТ 2601 84] Сварка – получение неразъемных соединений посредством… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
Сварка — Сварщик за работой Сварка это технологический процесс получения неразъёмного соединения посредством установления межатомных и межмолекулярных связей между свариваемыми частями изделия при их нагреве (местном или общем), и/или … Википедия
Сварка взрывом — Угловая схема сварки взрывом на стадии взрыва: 1. метаемая деталь 2. сплавленная поверхность 3. неподвижная деталь 4 5. заряд взрывчатого вещества 6. кумулятивная струя Св … Википедия
Сварка трубопроводов — (a. welding of pipelines; н. Rohrleitungsschweiβen; ф. soudage des tuyauteries; и. soldadura de tuberias) технол. процесс получения неразъёмных соединений труб и деталей трубопровода нагреванием и (или) пластическим деформированием.… … Геологическая энциклопедия
сварка лазером — сварка лучом лазера лазерная сварка — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность Синонимы сварка лучом лазералазерная сварка EN laser welding … Справочник технического переводчика
лазерная сварка — Сварка плавлением, при которой для нагрева используется энергия излучения лазера. [ГОСТ 2601 84] Тематики сварка, резка, пайка EN laser beam weldinglaser welding DE LaserschweißenLaserstrahschweißen FR soudage au lasersoudage par taisccau laser … Справочник технического переводчика
ЛАЗЕРНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ — совокупность приёмов и способов обработки материалов и изделий с использованием лазеров. В Л. т. применяются твердотельные лазеры и газовые лазеры, работающие в импульсном, импульсно периодическом и непрерывном режимах. Осн. операции связаны с… … Физическая энциклопедия
лазерная пайка — Пайка, при которой нагрев паяемых материалов и припоя осуществляется лазером (излучением оптического квантового генератора). [ГОСТ 17325 79] Тематики сварка, резка, пайка EN laser brazing DE Laserstrahllöten … Справочник технического переводчика
construction_materials.academic.ru
