Что такое лазерная сварка

Лазерная сварка металла

что такое лазерная сварка

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:

Аппарат для лазерной сварки ЛТА4-1Аппарат 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.

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.

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.

Источник: https://stankiexpert.ru/spravochnik/svarka/lazernaya-svarka-metalla.html

Лазерная сварка металла: как выполняется, где применяется, особенности техники

что такое лазерная сварка

В этой статье мы познакомим вас с лазерной сваркой металла его особенностями.

Большинство мастеров (сварщиков) представляют себе сварочный аппарат, как трансформатор, инвертор, полу автомат. Все это оборудование относится к технологии ручной дуговой сварки (РДС).

Сварки порошковой проволоки или в среде защитного газа, все это технологии соединения металлов. Но, чтобы получить швы достойного качества есть современный технологический метод соединения металлов.

Это специальный аппарат для сваривания. Даже мастерства опытного сварщика мало по сравнению с этой технологией. Что представляет собой и как применять на деле аппарат лазерной сварки мы вас подробно ознакомим в этой статье.

Общая информация

Для соединения металлов используют лазер, поэтому его и называют лазерный сварочный аппарат. Сваривание при помощи лазера выполняет самые мелкие работы, соединяет разнородные металлы.

Есть три вида лазерной сварки:

  • Микросварка лазером (глубина проплавления металла не превышает 100мкм);
  • Микросварка лазером (глубина проплавления в пределах 0,1 – 1 мм);
  • Микросварка лазером (глубина проплавления металла от 1 мм и более).

Чтобы вы лучше понимали мы детально расскажем вам технологию этих аппаратов. Генерируемый лазерный луч направляется в специальную систему фокусировки.

В этой системе он сужается в пучок меньшего диаметра после направляется на металлическую заготовку. Излучение частично проникает внутрь металла и частично отражается от него.

Металл начинает нагреваться, и плавится в том месте, где излучение поглотилась. Чем тоньше металл луч необходимо расфокусировать.

Сама технология проста и понятна. Сваривание лазером позволят сформировать соединение в любом положении без всяких трудностей. Она может быть частичной или сквозной.

Положение шва не играет никакой роли, но для ее осуществления необходимы технологические дорогие аппараты. Проволока, порошок или специальная лента как присадочный материал производится в сочетании с лазерной сваркой.

Достоинства и недостатки

Технология лазерной сварки имеет такие достоинства как:

  • Высокая точность выполняемых работ.
  • Соединение самых тонких заготовок.
  • Не деформируется и не нуждается в дополнительной механической обработке.
  • Высокая скорость работы.
  • До 100 метров шва в час.
  • Экологичный метод.

Для сравнения надо сказать. Что классическая ручная дуговая сварка позволяет до 15 метров шва в час с учетом смены электродов и толщиной стального листа до 20 мм.

Впоследствии после РДС – загрязнение экологии по образовании отходов в виде огарков, которые требуют утилизации.

Технология проста в теории, а на самом деле оборудование очень дорогое. Это и является единственным недостатком.

Поэтому это оборудование нашло свое применение при мелких работах, где важна точность. На производствах применяются контактные сварки, полуавтоматы и РДС.

Оборудование

Комплект оборудования состоит из:

  • Устройство генерирующие лазерный луч.
  • Система фокусировки.
  • Система перемещения луча и металлической заготовки.

Лазерные сварки бывают стационарные и мобильные (переносные).

  • Стационарные установки, как правило, устанавливаются в цехах и неподвижны.
  • Мобильные установки перевозят на специальных тележках. Такие модели оснащены колесами для транспортировки.

Сами же лазеры бывают двух типов:

  • Твердотельные они нуждаются в стекле с присадкой ионов или в рубине.
  • Газовые они мощнее и проще, но нуждаются в смеси газов.

Газодинамические лазеры – они очень дорогие и редко встречаются на отечественных заводах, являются самыми мощными и применяются на специфических производствах.

Особенности применения

При этой технологии используется не только лазерный луч и газ. Газ служит защитной сварочной ванной от окисления, из-за атмосферных условий металл активно окисляется, поэтому и используют обычный аргон в качестве защитного газа.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Как паять латунью в домашних условиях

Дополнительно используют плазмоподавляющий газ при применении лазеров высокой мощности.

Лазеры высокой мощности интенсивно испаряют металл. Чтобы справится с этой проблемой используют плазмоподавляющий газ, такой как гелий.

Аргон и гелий подаются в виде газовой смеси, чтобы защитная и плазмоподавляющая функции выполнялись в равной степени используют смесь аргона и гелия 50 на 50.

Заключение

Современная, экологичная и экономичная технология. В перспективе может стать передовой, но из-за дорого оборудования используется очень редко.

В настоящие время используется в очень специфических ситуациях, когда необходимо сварить мелкие детали и сварку высокой продуктивности.

Источник: https://prosvarku.info/tehnika-svarki/lazernaya-svarka-metalla

Что такое лазерная сварка. Преимущества и недостатки

что такое лазерная сварка

Лазерная сварка — это один из видов сварки плавлением с нагревом рабочей зоны энергией лазерного излучения. Она относится к термическому классу сварочных технологий и входит в одну группу с плазменной, дуговой и электронно-лучевой сварками.

Физические характеристики

Лазерная сварка металлов отличается от других видов сварочных технологий высокой плотностью энергии в пятне нагрева — до 1 МВт на кв.см. Это обеспечивает высокую скорость разогрева и охлаждения зоны сварного шва, что значительно уменьшает тепловое воздействие на околошовную зону. Поэтому сварочный процесс не вызывает структурных изменений материала, приводящих к разупрочнению, деформации и образованию трещин.

Размер пятна фокусировки промышленной установки может изменяться в пределах от 0,2 до 13 мм. Глубина проплавления материала прямо пропорциональна энергии излучения лазера, но также зависит от расположения фокальной плоскости луча.

Во время сварочной операции зона расплавленного материала перемешается по заданной траектории вместе лазерным лучом, создавая по линии движения сварной шов.

Он получается узким и глубоким, поэтому по своей форме принципиально отличается от сварных швов других сварочных технологий.

Виды и режимы лазерной сварки

Технология лазерной сварки включает два вида сварочного соединения: точечное и шовное. При этом промышленные установки могут генерировать два типа лазерного излучения: непрерывное и импульсное.

При точечном соединении обычно применяют только импульсное излучение, а при шовном — как непрерывное, так и импульсное. Во втором случае сварной шов образуется путем перекрытия зон импульсного нагрева, поэтому скорость сварки зависит от частоты импульсов.

Точечную сварку обычно применяют для соединения тонких металлических деталей, а шовную – для формирования глубоких сварных швов.

Гибридная лазерная сварка относится к сварочным технологиям, при проведении которых применяют присадочные материалы. В этом случае сварочное оборудование дополняется механизмами подачи проволоки, ленты или порошка. Присадочные материалы подаются в зону плавления синхронно с движением сварочной головки, а их толщина соответствует ширине сварного шва и диаметру пятна.

Технологические особенности

Скорость перемещения и энергетические режимы сварочного процесса зависят от ширины сварного шва, а также от вида и толщины свариваемых материалов. Например, стальные листы толщиной 20 мм свариваются газовым лазером со скоростью несколько сот метров в час. Этот показатель на порядок выше предельных характеристик электродуговой сварки.

Лазерная технология особенно эффективна при работе с легированными сталями, чугуном, титаном, медью, медными сплавами, термопластами, стеклом и керамикой. Высокая плотность энергии в пятне нагрева разрушает поверхностные окисные пленки, препятствуя образованию новых окислов. Это позволяет сваривать лазерным лучом титан, алюминий и нержавеющую сталь, не применяя флюсы или защитной среды инертных газов.

Источник: https://svarkaprosto.ru/tehnologii/chto-takoe-lazernaya-svarka-preimushchestva-i-nedostatki

Лазерная сварка металлов: 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.

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.

При сваривании металлов применяют лазеры двух типов:

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.
ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Как соединить две трубы без сварки

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.

Источник: https://tokar.guru/svarka/lazernaya-svarka-metallov-i-ee-osobennosti.html

Лазерная сварка металлов: как работает аппарат и оборудование для сварки меди лазером

Лазерная сварка – один из современных методов, позволяющих соединять и разрезать металлические детали.

Ее работа основывается на использовании сфокусированного лазерного луча, благодаря чему появляется возможность выполнения швов на очень тонком металле.

Оборудование для проведения лазерной сварки

Схема устройства лазерного сварочного аппарата.

Существует две разновидности приборов для лазерной сварки: твердотельные и газовые аппараты. Чтобы сделать правильный выбор подобного устройства необходимо знать особенности каждого из них.

Как уже отмечалось ранее аппарат лазерной сварки может работать импульсно или постоянно. Ручная твердотельная лазерная установка относится к устройствам функционирующим по второму принципу. В основе таких приборов находится твердый стержень, наиболее часто используется розовый рубин.

На внешний контур и лампу подаются токи. Лампа генерирует высокочастотные, кратковременные импульсы света. В результате описанных процессов внутри стержня формируется ионизированный лазерный пучок. Под действием магнитного поля он высвобождается в нужном направлении.

Указанная технология формирования лазера отличается невысокой мощностью. В связи с этим она применяется для небольших изделий, позволяя формировать качественные швы. Широкое распространение этот метод получил в микроэлектронике.

Особенности сварки лазером тонкостенных металлов

Основное преимущество лазерной сварки – ее разнообразие. Каждому виду работы можно подобрать соответствующее оборудование. В зависимости от типа поставленных задач и материалов, которые предстоит сваривать, можно подобрать наиболее оптимальные устройства.

Так, например, соединение деталей маленькой и большой толщины необходимо осуществлять разными установками. Как уже было отмечено выше, в одном случае лучше воспользоваться твердотельным лазером, а в другом – аппаратами на основе газа.

Схема сварки лазерным лучом.

Особенно эффективной данная технология оказывается в сварке тонкостенных металлов. Использование других методов влечет за собой ряд рисков, связанных с прожиганием материала, а также с появлением различных термических дефектов.

Лазерная сварка позволяет избежать указанных проблем, однако для этого необходимо точно контролировать мощность излучения, скорость движения луча, а также фокусировку рабочего пятна.

Соединение тонкостенных деталей осуществляют на минимальной мощности. Если сваривание проводится в импульсном режиме, тогда повышают скважность импульса и сокращают его длительность. А в непрерывном режиме скорость движения лазера повышают.

Если установка не позволяет понизить мощность до необходимого уровня, тогда луч следует расфокусировать. Это уменьшит производительность сваривания, зато исключит вероятность прожигания изделия.

Отличия в технологии сваривания деталей из разных металлов

Различные металлы сваривают в соответствии с различными технологическими нормами. Работа с заготовками из стали требует предварительной зачистки от загрязнений, включая ржавчину. Также изделие должно быть тщательно обезжирено и высушено.

Технология сварки металла большой толщины.

Наличие влаги в области соединения деталей может привести к повышенной гидратации и, как следствие, к снижению его прочности и долговечности.

Благодаря высокой скорости движения луча, станки лазерной сварки позволяют формировать шов без окислов. В результате становится возможным осуществлять соединение нержавеющих и титановых сплавов без флюса и инертных газов.

Эта уникальная способность делает подобные установки незаменимыми при сваривании особенно ответственных конструкций.

Развитие технологий за последние годы позволило создать компактный прибор для ручной лазерной сварки. На сегодняшний момент существует множество моделей, представленных в магазинах. Все они могут похвастаться различными параметрами и функциональностью.

Итог

Лазерная сварка металла – уникальная технология, позволяющая соединять тонкие материалы, нержавеющие и титановые сплавы. Главной особенностью данной технологии является формирование качественного, аккуратного шва без каких-либо дефектов, связанных с деформациями деталей.

Благодаря указанным преимуществам такой тип сварки получил широкое распространение на различных производствах.

Источник: https://tutsvarka.ru/vidy/lazernaya-svarka

Лазерная сварка металлов: сферы применения, виды, типы лазеров для сварки — Станок

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

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.

Лазерная сварка: история, состояние и перспективы

Лазерная сварка обладает высокой производительностью и степенью автоматизации, высокими физико-механическими и эксплуатационными свойствами, благодаря чему с успехом применяется в автомобиле- и судостроении, в атомной и химической, в аэрокосмической и нефтегазовой промышленности, в машиностроении и энергетике, в ВПК. Благодаря появлению мощных синих и зеленых лазеров она имеет самые широкие перспективы в электронике и электротехнике.

 А. Г. Игнатов

Лазерная сварка (ЛС) применяется уже более полувека: в 60‑х годах это были рубиновые лазеры, а в 70‑х — СО2‑лазеры и твердотельные АИГ с неодимом [1, 2]. Наибольшее распространение в России получили российские установки типа «Квант». В конце 80‑х в России были созданы технологические СО2-лазеры (лабораторные) мощностью до 12/15–30/50 кВт в НИИЭФА им. Д. В. Ефремова (г. Ленинград) [3] и промышленные до 20 кВт в КМЗ «Союз» (г. Казань).

Применение СО2-лазеров мощностью до 25 кВт в промышленности США и ФРГ началось в 80‑х годах. Использовались СО2-лазеры модульной конструкции, например, компании United Technologies Industrial Lasers мощностью 25 кВт (CША), мощностью 22 кВт в ФРГ.

 В 90‑х начали применять для сварки наиболее надежные и совершенные лазеры японской фирмы Fanuc (до 6 кВт), немецких фирм: TRUMPF (до 20 кВт) и ROFIN SINAR (до 8 кВт). Во Франции, в исследовательском центре, был запущен пятидесятикиловаттный лазер, а в Японии на металлургическом производстве 2 лазера по 45 кВт.

К концу 90‑х фирмами ROFIN SINAR и TRUMPF была достигнута мощность 4–6 кВт для твердотельных Nd-YAG и дисковых лазеров.

ОСОБЕННОСТИ ЛАЗЕРНОЙ СВАРКИ

Сегодня для сварки поставляются волоконные лазеры мощностью до 30–100 кВт международной корпорацией IPG (рис. 1), дисковые лазеры — немецкой компанией TRUMPF, диодные лазеры мощностью до 30–60 кВт — немецкой фирмой Laserline. Необходимо отметить также ведущих мировых производителей лазеров: COHERENT/ROFIN и SPI lasers [5–8]. В ближайшие годы следует ожидать активную экспансию на мировой рынок китайских производителей (рис. 1г).

а)

б)

в)

г)

Рис. 1. Промышленные лазеры а) волоконные лазеры НПО «ИРЭ-ПОЛЮС»/IPG мощностью излучения 2–100 кВт (и ≥), б) дисковый лазерный модуль серии TruDisk (мощностью от 1 до 16 кВт и ≥) компании TRUMPF, в) диодные лазеры компании Laserline (до 45 кВт и ≥) ,  
г) 25 кВт китайский лазер компании Maxphotonics Co. Подробнее см. на сайтах компаний.

В лазерной резке и сварке, других технологиях обработки материалов идет вытеснение традиционных СО2‑лазеров волоконными и диодными, дисковыми лазерами [5–8].

Для лазерной сварки с качественным сквозным проплавлением необходимо 0,5–1 кВт лучевой мощности на 1 мм толщины провариваемой стали/сплава (рис. 2–4) [9–17].

а) б) 

в) г)

Рис. 2. Макрошлифы, выполненные: а) 15 кВт СО2-лазером «Ижора-М» (сталь 08Х18Н10 Т, δ = 12 мм, Р = 10,5 кВт, Vсв = 12 мм/с, гелий) [9–10]; б) 15 кВт волоконным лазером на скорости Vсв = 50 мм/с, сталь 316L, δ = 7 мм; в) сталь ХМ‑19, δ = 10 мм —  [11–13]; г) двухпроходной гибридной сваркой (δ = 40 мм) [14]

а)

б)

в)

Рис. 3. Влияние качества излучения (а) и мощности излучения, скорости сварки на проплавление (б), с нормализованными параметрами (в) при лазерной сварке СО2-лазерами большой мощности фирмы TRUMPF (ФРГ, данные 80‑х годов)

Рис. 4. Зависимость глубины проплавления стали CО2-лазерами в 80‑х годах [10]

Основные параметры лазерной и лазерно-дуговой сварки, определяющие качество процесса, и, соответственно, сварных соединений, приведены на рис. 5.

Рис. 5. Основные параметры лазерной и лазерно-дуговой сварки

Дополняет ее классификация технологии лазерной сварки волоконными лазерами IPG Грезева Н. В. [14], которая учитывает: наличие дополнительных источников нагрева, количество проходов, типы сварных соединений (рис. 6, 7) и сварочных головок, защиты сварных швов, параметров фокального пятна и применяемых присадочных материалов, форму (геометрию) получаемого сварного шва.

Рис. 6. Макрошлифы сварных соединений: стыкового одностороннего (а), двухстороннего (б), с подваркой корня шва (в), толщиной 12 мм; углового (г), таврового (д), нахлесточного (е), проплавного 3‑слойного (ж). Использовалась корпусная сталь 09Г2С (а), высокопрочная сталь 12ХН4МДА (б–г, ж), высоколегированная коррозионностойкая сталь 08Х18Н10Т (д–ж). Сварка выполнялась на СО2‑лазере «Ижора-М» [10, 15]

а)                                     б)                                         в)
Рис. 7. Типы лазерных сварных соединений на плоских (а) и цилиндрических деталях (б, в), по данным фирмы Messer C & W

Лазерная сварка обладает высокой производительностью и степенью автоматизации, высокими физико-механическими и эксплуатационными свойствами, обеспечивает значительное снижение деформаций сварных конструкций.

Сварные соединения, как правило, выдерживают статический изгиб на 180° (даже на судокорпусной стали типа АК), а при испытании на растяжение и ударный изгиб образцы разрушаются по основному металлу, поскольку из-за высокой скорости лазерной сварки шов и ЗТВ имеют мелкозернистую, мелкодисперсную структуру (рис. 8, 9б, в) [16,17].

а)                                                                 б)
Рис. 8.

Внешний вид образцов после испытания на статический изгиб; образцы изготовлены из сварных соединений, выполненных из стали 12ХН4МДА (1), 09Г2С (2), 22 К (3), 08Х18Н10Т (4) (& = 1800, а = 2δ = 20 мм) — а.

Образцы после испытания на ударный изгиб по Шарпи (KCV, ГОСТ 6996–66, тип IX, 10×10×55 мм) из сварного соединения толщиной 12 мм, сталь 10ГН2МФА — б. Сварка выполнялась CO2‑лазером «Ижора-М» в НИИЭФА им. Д. В. Ефремова: Р = 10–10,5 кВт, Vсв =12 мм/с, гелий, Δ = 0 [16].

Рис. 9. Поперечный шлиф сварного соединения типа «вал–диск» без сквозного проплавления (диск из «кипящей» стали), без сканирова-ния — а [19] и двухстороннего сварного шва «кипящей» стали, со сканированием лазерного пучка — б, в [14]. Сталь 40ХН2МА.

Из-за высокой скорости лазерной сварки, например, в автомобилестроении, при дистанционной сварке (с фокусным расстоянием до 1 м) газовая защита сварных швов не применяется, хотя, казалось бы, невозможно обходиться без защиты сварных швов.

Сложности возникают при лазерной сварке без сквозного проплавления, при сварке двухсторонних, тавровых и нахлесточных (рис. 6б–ж), многопроходных соединений (рис. 10).

В этом случае могут возникать корневые дефекты, поры и трещины [18,19], особенно на трудносвариваемых и «грязных» («кипящих») сталях (рис. 9а), хотя, как известно, такие стали не рекомендованы к применению в ответственных сварных конструкциях, но тем не менее иногда применяются, несмотря на запреты.

Авторы [14] для устранения корневых дефектов успешно используют сканирование лазерного пучка — рис. 9б, в.

а)                                      б)

Рис. 10. Поперечные шлифы многопроходной гибридной лазерной сварки с присадочной проволокой трубной стали 08ГФБАА — а [20] и алюминиевого сплава толщиной 30 мм — б [4].

Одним из ограничений применения лазерной сварки является требование качественной сборки — без зазоров. Требования к сборке удается снизить с 0,1 до 0,5–1 мм за счет применения гибридных методов сварки, в т. ч.

лазерно-дуговой, а также за счет применения сканирования лазерного пучка.
Другим ограничением применения лазерной сварки является достаточно высокая стоимость оборудования.

Поэтому ее применение целесообразно в массовом и крупносерийном производстве, а также в случаях, когда сварка другими методами нецелесообразна или невозможна.

ПРИМЕНЕНИЕ ЛАЗЕРНОЙ СВАРКИ В РОССИИ

Благодаря своим уникальным свойствам лазерная сварка (ЛС) с успехом применяется в автомобиле- и судостроении, в атомной и химической, в аэрокосмической и нефтегазовой промышленности, в машиностроении и энергетике, в ВПК [9–15,17,19–26].

Применение ЛС в российской промышленности, увы, сегодня носит единичный характер, в отличие от массового применения лазерной сварки за рубежом, и по масштабам значительно уступает доперестроечному советскому периоду, когда разработкой технологии ЛС занимались многочисленные советские НИИ и заводские лаборатории сварки, оборудование предлагали и лучшие зарубежные компании, такие как TRUMPF, ROFIN SINAR, MESSER GRIESHEIM, ESAB, LASAG и другие, которые остались на российском рынке и присутствуют сегодня уже более 40 лет.

Рассмотрим несколько характерных примеров российского применения лазерной сварки.

Титановые сплавы находят широкое применение для изготовления сварных конструкций разнообразного назначения, они характеризуются сочетанием малой плотности с высокой прочностью и коррозионной стойкостью.

Основные трудности, возникающие при сварке титана и его сплавов, определяются такими свойствами, как высокая химическая активность металла при высокой температуре, особенно в расплавленном состоянии, что предъявляет высокие требования к оборудованию и оснастке, защите сварных швов и их околошовной зоны при температуре выше 400–500°С [22].

Региональный центр лазерных технологий («РЦЛТ», Россия, г. Екатеринбург) применяет лазерную сварку при изготовлении титановых изделий [13, 21–24] (рис. 11).

Например, из титановых сплавов ПТ3‑В, ВТ‑20, ОТ4 изготавливались рамы для радиолокационных комплексов размером 3824×1314×287 мм из прямоугольных сварных труб 281×30 мм с толщиной стенок 3–5 мм, с допусками по неплоскостности 0,3 мм на всю длину сборки и неперпендикулярности — 0,2 мм.

Сварка производилась на лазерном комплексе TLC 1005 фирмы TRUMPF мощностью излучения 5 кВт и на роботизированном лазерном комплексе для сварки FLW‑10-01 в составе волоконного лазера мощностью 10 кВт и робота KUKA KR120 [22]. На этом же оборудовании «РЦЛТ» изготавливались аутригеры (специальные выносные опоры) из листового проката титанового сплава VST‑2 толщиной 7 мм с габаритами конструкции 3886×120×101 мм [23]. Результаты испытаний показали полное соответствие требованиям к сварным соединениям, заложенным в технической документации на изделия.

Рис. 11. РЦЛТ применяет лазерную сварку при изготовлении титановых балок и обечаек, контейнеров, теплообменников и др. крупногабаритных изделий [22–24]

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Как заварить трубу с водой

«РЦЛТ» изготавливались также теплообменники из нержавеющей стали 12Х18Н10Т, из панелей размером 1600×2750 мм толщиной 4 и 1,5 мм, с применением технологий лазерного раскроя и сварки заготовок. По запрограммированной схеме, в заданном порядке, в поле листа выполнялись проплавные замкнутые круговые швы диаметром 16 и 20 мм в количестве 1996 шт. [24].

Разработана технология изготовления теплообменников шахтной печи. Воздушные и газовые панели рекуператоров были изготовлены из тонких листов нержавеющей стали с применением лазерной сварки, обеспечивающей надежное и герметичное соединение ребер и листа при отсутствии значительных деформаций. Изготовлено четыре типоразмера теплообменников разной мощности.

Центр технологии судостроения и судоремонта (ЦТСС, Россия, СПб) разработал для судостроения технологию и оборудование (совместно с IMG) — портальную крупногабаритную установку с рабочей зоной 12×12 м для лазерной сварки листовых полотнищ и судовых наборов с ребрами жесткости [13, 25], рис. 12.

Источник: https://ritm-magazine.ru/ru/public/lazernaya-svarka-istoriya-sostoyanie-i-perspektivy

Общая характеристика и особенности лазерной сварки для различных металлов, типы лазеров и специфика их применения

Лазерная сварка – сварка плавлением, при которой энергетическим источником является лазер. Главной особенностью является высокая концентрация энергии. Такой тип сварки используется для соединения одинаковых и разнородных металлов.

Лазерное излучение фокусируется при помощи направляющих зеркал. Преобразованный уменьшенный пучок энергии нагревает и плавит свариваемые детали.

Выделяют следующие типы лазерной сварки:

  • микросварка – плавит детали не толще 100 мкм;
  • минисварка – применяется на глубине от 0,1 до 1 мм;
  • макросварка – работает с толщиной свыше 1 мм.

Закреплённые стандарты

В 2019 году действуют следующие государственные стандарты, предъявляющие требования к лазерной сварке:

  • ГОСТ ISO 15609-4-2017 – содержит технические требования к аттестации процедур сварки металлических материалов. Часть 4 данного документа посвящена лазерной сварке;
  • ГОСТ 28915-91 – описывает основные типы лазерной импульсной сварки, конструктивные элементы и размеры.

Основные сферы применения

Лазерная сварка имеет широкое применение:

  1. Ремонт ювелирных изделий. Благодаря высокой точности возможен ремонт ювелирных изделий из золота и серебра. Из-за того, что предмет нагревается не полностью, а лишь отдельные его участки, удаётся избежать деформации мягких металлов. В результате ремонта остаётся чистый шов, не загрязнённый частицами припоя. Его можно легко сгладить с помощью шлифовки.
  2. Соединение алюминия. Лазерная сварка упрощает процесс сварки алюминия, так как нет необходимости создавать вакуум. Необходима только тщательная зачистка места сварки от оксидной плёнки и остатков лакокрасочных покрытий.
  3. Сварка стали. Использование лазера при сварке стали позволяет получить аккуратный шов, высокую прочность соединений и минимизировать коррозию свариваемых участков.

Плюсы и минусы технологии

Распространение лазерная сварка получила, благодаря следующим положительным качествам:

  • высокая прочность соединения;
  • отсутствие необходимости в дополнительной механической обработке;
  • скорость выполнения работы;
  • минимальная зона нагревания;
  • возможность высокоточного фигурного соединения.

Несмотря на все положительные стороны, лазерная сварка является узконаправленной в силу следующих причин:

  • высокая стоимость оборудования;
  • сложность в подборе специалистов;
  • наличие вибрации при работе аппаратом;
  • невысокий КПД оборудования.

Особенности технологического процесса

Лазерная сварка действует по следующему принципу: лазерное излучение проходит через фокусирующую систему, сконцентрированный пучок энергии направляется на свариваемые детали, где частично отражается. Значительная часть энергии проникает вглубь материала, тем самым нагревает и расплавляет его. Такой метод сварки позволяет проводить работу в любом положении и под любым углом.

Лазерный луч необходимо корректировать в зависимости от толщины материала. Чем толще материал, тем большую фокусировку нужно использовать.

Оборудование, используемое при сварке лазером

Комплект оборудования для лазерной сварки включает в себя: лазер, газовую защиту, системы фокусировки и перемещения луча. Так как существуют разные типы установок, то для каждой из них есть свои особые элементы.

В газовых лазерах активным элементом является смесь газов. Предельная мощность такого вида установок может достигать 20 кВт. Это позволяет работать с материалами толщиной до 2 см. Одними из самых мощных являются газодинамические лазеры. Скорость работы при их использовании достигает 60 м/ч.

Мощность твердотельных лазерных установок – 1-6 кВт. Активными компонентам в них являются рубин или стекло с присадкой ионов. С помощью таких установок соединяются самые маленькие и тонкие детали.

Типы установок для лазерной сварки металла:

  1. Твердотельные лазерные установки содержат в себе стержень из активного элемента рубина с нанесённым на его концах серебром. При нагревании стержня находящиеся в нём ионы хрома начинают своё движение. Проходя через прозрачные и полупрозрачные зеркала, они движутся по спирали вокруг рубинового стержня. Высвобождаемая энергия проходит через полупрозрачное стекло и с помощью линзы собирается в одной точке сварочного аппарата. особенность – работает исключительно в беспрерывном режиме.
  2. Газовые лазерные установки стандартно представлены в виде герметичной круглой трубки с газообразной функциональной средой и установленным оптическим резонатором. Для активации лазерного луча применяются следующие газы: углекислый газ, азот и гелий.

Газовые лазеры эффективнее твердотельных, так как имеют большую мощность и повышенный КПД. Большим плюсом является то, что они могут применяться и в импульсном, и непрерывном режиме.

Лазерные установки могут проводить сварку двумя способами:

  • импульсным – производится накопление значительного объёма энергии, а затем в короткое время обрабатывается место сварки;
  • непрерывным – применяется в процессе создания сплошных швов независимо от глубины сварки.

Примерная стоимость аппаратов лазерной сварки на Яндекс.маркет

Особенности лазерной сварки различных металлов

При сваривании стали предварительно необходимо провести механическую очистку деталей. Нужно избавиться от коррозии и окалины для предотвращения появления оксидных соединений. Зачистку можно проводить с помощью обычных нержавеющих щёток, захватывая 10-15 см от будущего места сварки. Место сваривания стальных деталей необходимо обезжирить.

Алюминий

При сварке алюминия возникает возможность окисления поверхности и испарения летучих элементов. Металл необходимо механически обработать, произвести травление и перед сваркой зачистить шабером.

Титан

Во избежание трудностей при сварке титана нужно осуществить зачистку, при этом можно применить пескоструйную обработку. Позже химически затравить, промыть и обработать гелием.

Специфика ручной лазерной сварки

Уже не существует преград для покупки лазерного станка для работы в домашних условиях. С его помощью можно решить некоторые хозяйственные проблемы:

  • подправить ювелирные изделия;
  • провести точечную спайку;
  • отремонтировать оправу очков;
  • уплотнить поверхность материалов.

Необходимо помнить о технике безопасности при работе вручную: во избежание попадания лазерного луча в глаза и на кожу необходимо, чтобы аппарат был оснащён крышками безопасности.

При ручной работе достигается высокая скорость сварки, а сварочный шов более высокого качества.

Источник: https://elsvarkin.ru/texnologiya/vidy/lazernay-svarka/

Лазерная сварка металлов: преимущества и недостатки, резка своими руками, какие виды аппаратов и установок бывают? – Термическая сварка на Svarka.guru

В производстве очень важным процессом является сварка. Такой аппарат, где лазер используется как энергетический источник, называется лазерная сварка, которая применяется для соединения одинаковых и разнородных металлов. Это наиболее современный способ для сварки металлических частей, который в последние годы все больше привлекает к себе внимания.

Такая сварка была создана в 60-е годы ХХ века. Плюс излучения лазера – высокое скопление энергии. Это позволяет соединить различные металлы и сплавы толщиной от микрометра до одного сантиметра.

Лазерное излучение создает сварной шов таким способом: наводится в фокусирующую систему, где преобразуется в меньший пучок, поглощает, нагревает и расплавляет свариваемые материалы. Для фокусировки энергии в сварке лазером используются направляющие зеркала.

Микросварка соединяет материал толщиной до 100 мкм, мини-сварка проплавляет на глубине от 0.1 до 1 мм, макросварка способна спаять детали толщиной более 1 мм. В зависимости от положения деталей и лазерного луча, схема спайки может быть:

  • встык;
  • внахлест;
  • угловая;
  • прочие варианты.

Область применения

Наибольшая эффективность сварки наблюдается у изделий с толщиной до 10 мм. Метод не получил широкого распространения по экономическим причинам, поскольку стоимость установки и дополнительного оборудования находится на высоком уровне.

Такая обработка используется в тех случаях, когда другие виды сварки применить невозможно и требуется точное сохранение конструкции детали после всех манипуляций. Концентрированное воздействие энергетическим лучом гарантирует минимальное изменение свойств и геометрии изделия. Это отличное решение для соединения сложно свариваемых металлов , при этом присадки, вакуумные камеры и другие дополнительные элементы не нужны.

Техническая особенность

Лазерная сварка возникла по разработкам Басова Н.Г., Таунса Х., Прохорова А.М. Специалистам удалось получить аппараты импульсного и постоянного действия. К их достоинствам относится повышенная концентрация энергетического луча.
Процесс плавления осуществляется на высокой мощности, что позволяет обрабатывать разнородные металлы толщиной до нескольких сантиметров.

Технические особенности:

  • большая скорость плавления;
  • сохранение свойств и геометрии;
  • минимальный показатель остаточных напряжений;
  • отсутствие необходимости в присадочных материалах и специальных камер с защищенной средой.

Точность лазерной сварки позволяет обрабатывать изделия сложной конфигурации.

Эти нюансы делают этот вид сварки одним из передовых на современных предприятиях. К недостаткам относится стоимость установки, для некоторых изготовителей покупка является нерентабельным.

Как сделать лазерный резак для гаража

Многие интересуются, как сделать лазерную сварку самостоятельно? Поскольку оборудование достаточно дорогое и его может себе позволить не каждый можно попробовать самому изготовить простой режущий аппарат с использованием лазера. При помощи него можно будет вырезать разнообразные узоры на прочных сталях, разрезать металлические компоненты или соединять простые стальные изделия.

Для изготовления потребуется лазерная указка. Также будут нужны дополнительные компоненты:

  • фонарик, который работает на батарейках;
  • старый DVD-ROM, из которого нужно будет извлечь матрицу с лазерным приводом;
  • паяльник и отвертки для закручивания.

На начальном этапе необходимо провести полную разборку привода старого дисковода для компьютера. Именно из него нужно извлечь прибор. Все следует делать осторожно и аккуратно, что не повредить основное устройство. Привод дисковода должен быть пишущим.

После вынимается диод красного цвета, именно он прожигает диск во время записи информации на него. При помощи паяльника распаиваются крепления диода. Этот элемент очень чувствительный, его не нужно бросать.

Далее разбирается лазерная указка, как это делается можно посмотреть по видео в интернете. Диод из указки заменяется красной лампочкой из привода. Корпусная часть делается из фонарика. А аккумуляторные батарейки будут нужны для запитки лазерного резака.

Источник: https://instanko.ru/osnastka/lazernaya-svarka.html

Оборудование для лазерной сварки металла: технология и устройства

Лазерная сваркаГОСТ 28915-91 метод соединения деталей за счет концентрированного энергетического луча. Он используется для плавления разных материалов в электро- и радиотехнической сфере. К преимуществам относится продуктивность и экологическая безопасность.

По энергетическим

Методы сварки лазером классифицируют по нескольким признакам. Разновидность отличаются по техническим характеристикам и экономическим аспектам. Эти особенности учитываются при выборе конкретной установки.

Каждый вид различается плотностью мощности. Проводится процесс при Е=1-10 МВт/см2. Если уменьшить этот показатель, то другой вид сварки будет более экономически пригодным, к одному из таких относится электродуговая. Применяют три главных режима, которые отличаются по нескольким параметрам:

  1. t>10-2 c, Е=1-10 МВт/см2. Данный режим подразумевает под собой применение лазеров непрерывного действия. Он подходит для обработки сталей конструкционного типа.
  2. t

Источник: https://svarka.guru/vidy/thermo/lazernaja.html

Лазерная сварка: сущность и принцип технологии

Лазерная сварка — это метод сваривания металла, которые предназначен для особо точного соединения изделий. Часто его применяют при наличии сложной конфигурации соприкосновения элементов, которые свариваются. Данная технология применяется не так часто, но все же она обладает массой положительных особенностей.

При помощи нее можно получить эстетичный, ровный и гладкий шов без деформированный, искривлений. Сварка подходит для соединения изделий из нержавейки, алюминия и даже серебра. Конечно, это не все характерные качества этого вида сварки, имеются другие особенности, которые заслуживают отдельного внимания.

Общая характеристика

Лазерная сварка металлов производится при помощи специального оборудования. Этот метод появился не так давно, но он успел завоевать высокую популярность. Его используют в разных областях промышленности для создания прочного неразъемного соединения. Данный способ сваривания имеет высокую точность, хорошую производительностью и отличное качество соединения.

Нагревание и плавление в рабочей области происходит при помощи лазерного луча. Световой поток, который генерируется лазером, обладает монохромностью. Все волны имеют одинаковые показатели длины. Именно это намного упрощает контролирование потоков, которое производится при помощи фокусирования линз и отклонений призм. В лазере проявляется явление волнового резонанса, что во много раз повышает мощность пуска.

Все эти свойства помогают понять, что такое лазерная сварка. Во время этой технологии могут применяться разные сварочные аппараты — полуавтоматические, автоматические и даже роботизированные, которые осуществляют работу без присутствия человека. Каждое из них подает лазерный луч, который нагревает и расплавляет выбранную область металлического изделия.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Металлург Онлайн
Как паять с флюсом

Закрыть