Технология лазерной сварки

Технология сварки лазером появилась в 60-е годы ХХ века и довольно прочно вошла в современную промышленность, как один из основных методов соединения различных металлов. Лазерная сварка – это процесс, при котором сварочный шов формируется под воздействие светового луча в защитной среде. Техника для лазерной сварки – это сами аппараты - прошла сложный путь от громоздких и дорогих аппаратов, которые можно было размещать только в промышленных цехах до мобильных и достаточно доступных экономически современных модулей, которые можно установить даже в гараже или частном доме.

Технология лазерной сварки металлов и сплавов: область применения и описание технологии процесса

Техника сварки лазером – это сложный по устройству, но простой по реализации процесс, что и обуславливает его высокую применяемость в современном мире. Технология лазерной сварки применяется для сварки цветных и черных металлов, а также ряда неметаллических материалов, в том числе и в различных комбинациях между собой:

Черные металлы – чугун, железо, сталь и сплавы.
Цветные металлы – медь, алюминий и сплавы, титан и сплавы, цинк, серебро, латунь, магний и сплавы.
Неметаллические материалы – пластики и полимерные соединения, стекло, керамика.

Техника сварки лазерной сваркой предусматривает некоторые технологические особенности, как формирование лазерного луча, доставка излучения в зону сварки и формирование защитной среды, а также при необходимости применение специальных присадочных материалов, обеспечивающих правильную свариваемость деталей. Технология лазерной сварки металлов является довольно сложной по устройству аппарата, но простой по непосредственному применению на практике, что позволяет довольно быстро освоить ее. Сам процесс сварки делится на ряд этапов:

Образование лазерного луча.
Фокусирование луча и приведение его к рабочему режиму.
Доставка луча на деталь с целью прогрева зоны работы.
Подача присадок и защитного слоя для охлаждения и предотвращения повреждения и окисления.

ТЕХНОЛОГИЯ ЛАЗЕРНОЙ СВАРКИ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ: ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ И ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОЦЕССА

Каждый из этапов отдельно и в совокупности определяют разновидность лазерной сварки. Кроме прочего, принадлежность к виду определяет также необходимые сварочные и расходные материалы для лазерной сварки – защитный газ, газовые смеси, присадочные проволоки, электроды для гибридной сварки.

Исходя из технических характеристик лазерной сварки обеспечиваются следующие преимущества:

Малый уровень внутренних повреждений шва – пористость до 0,2-0,3% и менее.
Высокая скорость при малом количестве необходимых проходов.
Нет необходимости в обработке шва после сварки. Сразу можно грунтовать и красить.
Низкие требования к уровню сварщика – освоение аппаратов занимает максимум 1 рабочий день.

При этом важно помнить и о недостатках данного процесса:

Относительно высокая стоимость аппаратов по сравнению с традиционными видами сварки.
Требования к позиционированию деталей. Технология лазерной сварки требует их максимально близкого размещения из-за особенностей процесса и малой шовной поверхности.

Виды сварки лазером

Тип лазерной сварки определяется методом и особенностью устройства аппарата и его конструкции.

Для начала рассмотрим, какие бывают виды лазеров для лазерной сварки. Лазеры разделяют по принципу образования светового пучка:

Газовый. Луч усиливается при многократном прохождении среды газов или одного газа в специальном замкнутом объеме. Данный способ формирования луча дешевле, но намного сложнее в плане технической реализации решения из-за необходимости работы с замкнутыми объемами газов и сложностью доставки.
Твердотельный. Лазерный луч формируется источником из твердого минерала (рубин, изумруд, иттербий или другой). Такое решение проще технически, немного безопаснее, но намного повышает уровень стоимости из-за уникальности подобных твердых минералов в природе.
Волоконный. Передача луча, образованного светодиодным модулем (модулями) накачки по волоконной линии высокой плотности. Это сильно увеличивает скорость и плотность прохождения луча, а также повышает качество сварки. Данный способ является одним из наиболее современных и входит в промышленный обиход, как в Европе, так и в России.

Теперь рассмотрим классификацию видов лазерной сварки по способам сварки:

По глубине проваривания сварку разделяют на микросварку (до 0,1 мм), минисварку (0,1-1 мм) и макросварку (более 1 мм).
По типу соединения на шовное и точечное. Шовное соединение имеет выраженный шов на месте соединения деталей, а точечное формируется малыми точками. Точечные соединения применяются чаще в ювелирной и электронной промышленности, где нет больших площадок для образования швов.
По виду шва: стык, внахлест, угловое, тавровое. Вид определяется требованиями проекта и геометрией самих изначальных деталей.
По методу защиты шва: в среде инертного газа или с присадочной проволокой. Некоторые металлы (титан, алюминий) можно сваривать только в среде инертного газа из-за их подверженности повреждениям, высокой теплоёмкости и склонности к быстрому окислению. Присадочная проволока чаще применяется при работе со сплавами, где необходимо сформировать правильную геометрию шва между всеми участниками соединения.

Также рассмотрим, какие еще бывают сварки лазером. Основной классификацией является комбинация всех вышеперечисленных, которая определяет тип сварки по источнику лазера и способам его применения:

Газовая.
Твердотельная.
Гибридная.

Коротко рассмотрим каждый вид:

Газовая лазерная сварка: что это такое и как это работает.

Технология лазерной газовой сварки предусматривает, что этот вид основан на усилении светового пучка в среде смеси газов. Основным газом является углекислый, в который добавлены азот и гелий под высоким давлением. Азот и гелий способствуют быстрой передаче пучка частицам углекислого газа, который и формирует основной световой поток.

Какие бывают особенности газовой лазерной сварки?

Плавность изменения светового потока, что позволяет лучше подстраивать его к особенностям процесса.
Необходим контроль расхода газа в процессе лазерной сварки.
Повышенная хрупкость оборудования.

Твердотельная лазерная сварка: что это такое и как это работает.

Твердотельная сварка лазером предусматривает формирование лазерного пучка в кристаллическом твердом материале. Этот материал может быть различным: от стекла до редких минералов – изумруда, рубина, иттербия, а также сплавов, например, алюминоиттербиего неодима. Поток формируется в более простой конструкции, но не имеет возможности мягкого изменения, хотя доступны импульсные режимы с большей частотой колебания.

Твердотельная сварка обладает хорошими показателями мощности и глубины проплавления, а также не имеет требований к повышенной безопасности обращения с оборудованием – нет громоздкого газового оборудования.

Гибридная лазерная сварка: что это за технология сварки и ее особенности.

Гибридная сварка лазером предусматривает комбинирование сварочных методик с другими типами. То есть, применяется либо электрическая газовая дуга либо расплавляемый электрод. Чаще применяется второй метод, при котором в область сварки подают электрод, его расплав и формирует полость шва. Такой метод применяется при сварке деталей большой толщины, например, при сборке корпусов кораблей, где нет возможности минимизировать область сварки. Также подобный метод часто применяется в сборке фюзеляжей самолетов и кузовов автомобилей, где есть повышенные нагрузки на изгиб и скручивание. Гибридный метод сварки позволяет существенно усиливать прочность швов за счет внедрения дополнительного металла из электрода и защите шва.

Каждый сварщик выбирает свой метод исходя из наличного оборудования, собственного опыта, возможностей и технических условий.

Если вы ищите современный ручной аппарат волоконной лазерной сварки, то мы предлагаем аппараты LightWELD 1500 компании IPG и ее представителя – центра «ИТЦ ЛазерТех». Компания является лидером российского рынка лазерного и сварочного оборудования и работает с волоконными лазерами. Наши аппараты имеют возможность работать с защитными газами и присадочной проволокой. Центр «ИТЦ ЛазерТех» также осуществляет сервисное обслуживание, наладку и обучение сварщиков, в том числе и выездное. Обратитесь к нам, и мы поможем вам с подбором нужного оборудования.

ООО "ИТЦ ЛазТех"
ИНН: 5003154008
Адрес: г. Видное, ул. Донбасская, д. 244, к. 1, офис 1

Технология лазерной сварки