Принцип работы лазерной сварки

Лазерная сварка – технологически новое оборудование, в наше время только начинает применяться в промышленных условиях. В то же время качество, скорость и простоту бесконтактной сварки, оценили технические специалисты.

Сфокусированный лазерный луч, соединяет различные металлы, толщиной от 0,5 мм. На поверхности часть луча отражается, а часть проходит внутрь, что приводит к нагреву и плавлению материала, формированию сварного шва. В результате получается прочное соединение.

 

Луч, сгенерированный квантовым лазерным генератором, попадает в фокусировочную систему установки, где перераспределяется в пучок меньшего сечения. По концентрации энергии воздействие лазера в десятки раз превосходит другие источники тепла (около 10^6 Вт/см2). Она позволяет соединять материалы толщиной от пары микрометров и до нескольких сантиметров.

 

Как достигается отличное качество шва?

Работы не требуют наличия вакуума и могут выполняться в атмосфере. Зачастую защита сварочной ванны выполняется аргоном. Но этот газ при взаимодействии с металлами и лазером вызывает не только расплав металла, то и его испарение. В результате луч может экранировать, уходя от заданной траектории, заметно снижая точность и качество шва. Исключить такой процесс помогает дополнительная подача в рабочую область гелия. Этот газ подавляет потенциальное плазмообразование, предотвращая улетучивание металла. В результате лазерная сварка, описание процесса которой мы только что привели, позволяет получать идеально тонкий, ровный шов. Процесс автоматизирован и может проходить как с частичным, так и со сквозным проплавлением.

 

Особенности лазерной сварки:

Технология используется при работах с титаном, титановых, алюминиевых, магниевых сплавов, разных марок стали. Лазерный луч обладает точной направленностью, что выгодно выделяет его на фоне пучка света. Это обусловлено тем, что он монохроматичен и когерентен. Лазер сосредотачивает всю тепловую мощность, которая потребуется при соединении деталей непосредственно в пятно малого диаметра в месте обработки. Такие особенности лазерной сварки позволяют соединять элементы практически незаметным швом.

• Возможность регулировки ширины сварочного шва от 1-5 мм.
• Прямой и точный сварочный шов за счет использования лекал.
• Не требует обслуживания.
• Срок службы до 100 000 часов
• Понятное и простое управление.
• Неприхотливость в эксплуатации.
• Интерактивная система управления изменяет размер светового пятна для лучшего формирования сварных соединений.
• Отсутствие деформаций и пористости при сварке.
• Надежная и экологически чистая технология.
• Легкий вес лазерной сварочной головки, эргономичный дизайн.
• Длительный срок службы.
• Аппарат оснащен различными видами сопел для удовлетворения любых технологических потребностей при сварке разных изделий.

 

Виды и режимы лазерной сварки:

Лазерная сварка предполагает получение двух разновидностей сварочного соединения: шовное и точечное. Установки промышленного уровня способны генерировать непрерывные и импульсные лучи. Первые применяются для получения как точечных, так и шовных соединений. При помощи импульсного излучения получают только точечные швы. При этом скорость работ пропорциональна частоте генерируемых лазером импульсов. Точечная технология получила распространение при соединении тонких металлических элементов и реализуется вручную. Шовная преимущественно выполняется аппаратным методом и позволяет формировать глубокие сварные соединения.

 

 

Лазерная сварка непрерывным лучом:

Сварка непрерывным лучом похожа на сварку другими традиционными средствами сварки (например, аргоно-дуговая), при которых в расплавленную сварную ванну добавляются новые участки (захватываемые перемещающимся лазерным лучом), а уже сваренные участки постепенно остывают.

Преимуществами сварки непрерывным лучом являются:

• хороший и равномерный прогрев сварного шва;

• плавное его остывание, (что уменьшает вероятность поверхностного растрескивания шва или образования сквозной трещины);

• возможность сквозного провара шва.

Недостатки лазерной сварки непрерывным лучом:

• зона термического воздействия шире, чем у импульсного, возможен перегрев тонкостенных изделий;

• хотя при сварке лазером производится локальная подача защитного газа, возможны появления цветов побежалости, оксидных пленок.

 

Импульсная лазерная сварка:

Сварка импульсным методом представляет собой перемещение лазерного излучателя по траектории соединения деталей с кратковременным периодическим включением лазера в точках. При включении лазера на период 3-5 мс происходит формирование полусферической сварной ванны, излучатель перемещается к следующей точке, находящейся на небольшом расстоянии от предыдущей. Следующая сварная ванна формируется частично из материала предыдущей сварной ванны с добавлением нового материала из соединяемых деталей. Сварные ванны формируются с наложением друг на друга с определенным смещением, обычно составляющем 10-30% от диаметра сварной ванны. Это смещение называется перекрытием. От величины процентного перекрытия зависит степень герметичности изделия, прочность шва и производительность процесса сварки.

Преимуществами импульсной сварки являются:

• минимальное термическое воздействие на изделие, возможность сваривать изделия с наполнением (например, корпуса микросборок с содержащимися внутри микросхемами) без ущерба для содержимого;

• отсутствие перегрева шва;

• полная защита агроном, так как обеспечить защиту сварной точки до 1.5 мм в диаметре не представляется проблемой даже с локальной подачей защитного газа.

При этом сварка импульсным методом более требовательна к качеству подготовки изделий, зазорам, а также химическому составу свариваемых изделий.

 

Исходя из используемого оборудования и материалов сварка лазером металла бывает:

1. Твердотельной.
2. Газовой.
3. Гибридной.

• Твердотельная.

В твердотельных лазерах активным элементом являются стекло или алюмоиттриевый гранат с добавлением неодима, рубина. Их работа активизируется под воздействием светового потока, излучаемого криптоновыми светильниками повышенной мощности. Предусмотрена возможность работы таких лазеров как в непрерывном, так и в импульсном режиме. В настоящее время наиболее популярны волоконные лазерные источники. Они обладают высокой мощностью и просты в эксплуатации.

• Газовая.

Здесь используют газовые смеси. Это соединения азота, гелия, углекислого газа. Смесь подается в рабочую область под давлением 2,6-13 кПа. Активизируются действующие вещества электрическим разрядом. Гелий и азот гарантируют стабильную передачу энергии частичкам углекислого газа, обеспечивая оптимальные условия для поддержания горения разряда.

• Гибридная.

Гибридная технология получения сварных швов объединяет дуговую сварку – сварку металлическим электродом в активном газе или в инертном газе с лазерной сваркой. При этом увеличивается подводимая тепловая мощность, что позволяет осуществлять сварку высокопрочных сталей, невыполнимую другими методами.

 

В каких отраслях применяется лазерная сварка ?

Сваривать лазерным лучом можно детали разных габаритов, но наибольшее применение технология получила при работах с материалами небольшой и средней толщины: 5-10 мм. Область использования данного вида сварки:

 

Из каких элементов состоит сварочный аппарат ?

• Корпус аппарата. Является удобным шкафом защищающих от внешних факторов лазерный источник и других комплектующих. Удобно перемещается по производству.

• Лазерный излучатель Raycus / Max – мощность от 1000 до 2 000 Вт.

• Ручной пистолет. Соединяется через оптоволоконный кабель.

• Чиллер – обязательный агрегат, для постоянной и бесперебойной работы.
• Мобильный модуль лазерного аппарата – размещен контроллер, программное обеспечение.
• Защитные очки для защиты зрения – от лазерного излучения.
• Система фильтрации – удаляет частицы металла, излишняя пыль в зоне сварки.

 

Примеры работ лазерной сварки:

Купить аппарат лазерной сварки недорого Вы можете на нашем сайте, оставьте заявку и наши технические специалисты свяжутся с Вами в ближайшее время.

 

Заказать звонок

 

 

 

Посмотреть все