Что такое лазерная сварка

Процесс сварки металлов является одним из самых сложных с технологической точки зрения, так как требуется соединить две разнородные детали, создав между ними надежное и прочное место стыка, которое по прочности не будет уступать основным деталям.

Сварка лазерным лучом обеспечивает сегодня большинство соединений практически во всех отраслях промышленности. Чтобы понять ее преимущества и недостатки по сравнению с остальными технологиями, рассмотрим подробнее основные характеристики лазерной сварки и как это работает.

Лазерная сварка – что это такое, как это выглядит и как работает

До 50-х годов лазерная сварка была какой-то фантастикой, так как только вырабатывались принципы работы самих лазеров и теория их применения. В 1967 году были впервые применены промышленные аппараты лазерной сварки, что позволило заговорить о массовой технологии подобного типа.

Лазерная сварка деталей – это такой способ сварки металлов, при котором используется энергия светового луча, генерируемого источником лазерного излучения.  

Суть лазерной сварки сводится к уплотнению светового луча (фокусировке) до нескольких мегаватт на 1 квадратный сантиметр поверхности, что позволяет оплавлять края детали и формировать поверхность соединения. Сам лазерный луч формируется в твердотельной или газовой трубке, где применяется либо специальный твердый минерал (например, изумруд, рубин, неодим, гранат) либо смесь газов соответственно.

Основная задача лазерной сварки состоит в формировании прочной непрерывной поверхности шва и уплотнении структуры металла в районе сваривания. 

Что нужно знать для лазерной сварки?

Если раньше лазерная сварка была доступна только на производстве, и для овладения навыком необходимо было получать специальное образование, сегодня разработаны простые в управлении аппараты, действуют курсы, обучение для операторов лазерной сварки, где специалисты в доступной форме объяснят, как работать с оборудованием и что для этого необходимо.

Самым важным этапом для качественного результата сварочных работ является выбор сварочного аппарата и его освоение. При выборе необходимо учитывать, с какими материалами вы будете работать и какое качество вам нужно. Сварка лазером – это простой процесс с точки зрения технологии подготовки. Для него не нужно проводить обработку поверхности, разделку кромок, предварительно сводить стыки и подбирать типы сварочных материалов. Прежде всего, оператор должен обучиться правилам безопасности, изучить особенности эксплуатации оборудования и правила выбора режимов и параметров, технологических газов, расходных материалов. Также современные аппараты подключаются к ПК, что упрощает управление процессом сварки. Для повышения эффективности работы операторов обучают не только использованию доступных режимов сварки, но и созданию собственных кастомных режимов, методике решения нестандартных задач на производстве.

Если речь не идет о производстве, где предусмотрено наличие технологической карты или требований ТУ, для лазерной сварки не важно, какой класс имеет сварщик, работающий с аппаратом. Современная лазерная сварка позволяет легко овладеть необходимым навыком работы сварочным пистолетом и настроить подходящий режим.  

Виды лазерной сварки

Если кратко, то лазерная сварка имеет несколько подвидов, которые относятся к одному технологическому классу операций:

  • Контактная лазерная сварка с образованием шва (шовная) – производится с помощью лазерного источника постоянного или импульсного излучения. Импульс луча формирует сварные точки на небольшом расстоянии друг от друга или внахлест с перекрытием до 30-60% друг друга. Такая сварка применяется в «домашних» условиях – в гаражах или на небольших частных производствах.
  • Холодная лазерная сварка (или сварка с подачей проволоки) происходит с применением лазерного излучения малой мощности (до 2-3 кВт), которое не приводят к перегреву или термической деформации краев шовной части деталей. Шов при этом формируется из микрочастиц оплавленной части детали или специальной присадочной проволоки. Такой метод очень похож по технологии выполнения на полуавтоматические аппараты, где проволока подается со шпули через специальный пистолет. Очень часто такой метод сварки применяется при ремонтах автомобилей, холодильного и другого небольшого оборудования. 
  • Лазерная сварка в среде аргона также часто применяется в автомобильной промышленности, при работе с металлами малой толщины и сплавами алюминия. Аргон инертен и обладает высокими охлаждающими свойствами, поэтому при его подаче в область около шва не происходит контакт детали с кислородом, что предотвращает окисление и формирование окалины.
  • Лазерная сварка плавлением применяется при соединении деталей больших толщин. В основе технологии – лазер высокой мощности (более 10 кВт), который оплавляет краевую поверхность деталей, расположенных в стык друг к другу. Это один из самых надежных способов, но очень тяжелый в реализации, поэтому применятся в основном в промышленном крупном производстве, где есть возможность разместить соответствующее оборудование. 

Упомянем также, сколько есть методов сварки лазером. Технологически она может выполняться двумя методами:

  • В стык, то есть поверхности шва размещаются параллельно друг другу с минимальным расстоянием.
  • Внахлест – когда сварная поверхность одной детали размещается на части другой детали. Чаще по характеристикам и области применения такая лазерная сварка встречается в домашних условиях, так как более проста в исполнении.

Еще одним критерием типологизации сварки лазером является то, как образуется лазерный луч: от твердого минерала (твердотельная) или в специальной газовой трубке (газовая). Также существуют аппараты с комбинированным фокусированием луча – гибридные.

Описание аппаратов лазерной сварки будет неполным, если не упомянуть, что к лазерной сварке относятся как малогабаритные аппараты с ручным управлением, так и станки или установки лазерной сварки, используемые только в промышленности. 

Возможности лазерной сварки: преимущества и недостатки

Что же можно делать с помощью лазерной сварки? Главное преимущество лазера – универсальность, доступна сварка практически всех металлов в любой среде и не зависимо от внешних условий.

Впрочем, стоит сказать, что существует ряд ограничений для лазерной сварки, что можно отнести к ее недостаткам:

  • Повышенные требования к качеству позиционирования свариваемых деталей.
  • Большая цена – подобный тип аппаратов стоит намного дороже, чем традиционные варианты.

Теперь рассмотрим основные преимущества, что отличает лазерную сварку от обычной промышленной (электросварка, дуговая и т.п.):

  • Высокий уровень надежности сварного соединения – в среднем, в 3-5 раз выше.
  • Большая скорость формирования шва на сложных поверхностях – около 100 м/ч.
  • Низкие начальные требования к квалификации сварщика и малое время освоения оборудования.
  • Возможность сварки различных металлов как по толщине, так и по типам, в том числе и друг с другом при определенных условиях.
  • Отсутствие вредных выбросов окалины и шлака, экологичность процесса.
  • Эстетичный внешний вид шва. Шовная поверхность имеет правильные очертания и не требует последующей обработки.

Данный метод не приводит к образованию шлаков и окалины, перегреву и термическому короблению поверхности.

Чем отличается сварка лазером

Рассмотрим, в чем состоит разница между лазерной и другими методами сварки.

Самым часто используемым методом сваривания является электродная сварка. Основное отличие лазерной сварки от электросварки — это отсутствие электрода, что и определяет большинство описанных выше преимуществ.

Чем отличается плазменная и лазерная сварка? В плазменном методе в качестве основного источника соединения применяют высокотемпературный фокусированный пучок тепла в виде плазмы, что приводит к нагреву металлических поверхностей, а также требует сложной аппаратуры для его формирования. Лазерный метод применяет световой пучок, который не провоцирует перегрев и требует меньшие затраты энергии, что снижает стоимость работ.

При работе с алюминием, титаном и автомобильными металлами часто применяют аргоновый метод сварки. Чем же отличается лазерная сварка от аргоновой? Аргон опасен для открытого применения из-за своей инертности, а работать лазерным лучом можно без специальных методов защиты и кислородного оборудования.

Основное отличие лазерной сварки от дуговой это, как и в случае с плазменной, источник луча. В дуговой сварке применяется мощная электрическая дуга высокого напряжения, что требует оборудование и защитные механизмы соответствующих размеров. 

Также упомянем, чем отличается ручная лазерная сварка от промышленных аппаратов – это размеры и мощность излучения. Ручные аппараты меньше, компактны, их можно переносить и размещать в частных владениях – гаражах, дачах, сараях, использовать в небольших мастерских. Промышленные аппараты имеют возможности работы с большими размерами заготовок, любыми толщинами, а также оборудованы более качественными защитными приспособлениями. Управляются зачастую удаленно, системы автоматизированы.

Где используется лазерная сварка

Область применения сварки лазером достаточно обширна и включает практически все области, где производится обработка металлов:

  • Автомобилестроение, авиация и судостроение из-за возможности работы с малыми толщинами и цветными металлами, а также требований высочайшей надежности.
  • Приборостроение из-за возможности работы одновременно с разными толщинами металлов.
  • Машиностроение и строительство из-за высокой надежности соединений.
  • Космические технологии из-за отсутствия требований к окружающей среде и возможности работы в пространстве без воздуха.
  • Ювелирная промышленность.
  • Производство дизайнерской мебели из металла, скульптур, предметов декора и т.п.

Лазерная сварка является одним из актуальных и передовых методов сварки металлов. Как производственная компания с большим практическим опытом в металлообработке, «ИТЦ ЛазерТех» предлагает своим клиентам только проверенное на практике оборудование – у нас вы можете купить качественные аппараты ручной лазерной сварки, аксессуары и комплектующие. Также мы предлагаем другие услуги:

Звоните нам, чтобы узнать больше!

Контакты

г. Видное, Жуковский проезд, д. 10А, 3 подъезд, офис 11

Связаться с нами

Нажимая кнопку Отправить, я даю свое согласие на обработку персональных данных