Лазерная сварка

Принцип работы лазерной сварки

Лазерная сварка основана на использовании мощного лазерного луча, который фокусируется на металлических деталях. Лазерный луч обладает высокой концентрацией энергии, что позволяет моментально нагреть и расплавить металл. После плавления металлические поверхности соединяются и охлаждаются, образуя крепкое и устойчивое соединение.

Виды сварных соединений при лазерной сварке

Лазерная сварка имеет три основных вида:

1. Стыковая — листы металла устанавливаются с минимальным зазором, не более 0,2 мм. Большое влияние на форму сварного шва при стыковой лазерной сварке оказывает фокусное расстояние; в идеальных условиях сварной шов имеет «кинжальное» проплавление. Во время стыковой сварки необходимо обеспечить защиту сварочной ванны, для этого отлично подходит аргон, азот или гелий.
2. Нахлесточная — при таком виде лазерной сварки, листы металла кладут друг на друга с минимальным зазором 0,2 мм, затем посредством лазерного излучения происходит сварка. При необходимости повышения качества соединяемых деталей используется двойной шов.
3. Гибридная сварка – считается наиболее сложным с точки зрения технологичности видом сварки, на ряду со сваркой взрывом и сваркой трением с перемешиванием. Основная идея гибридной лазерной сварки в комбинации лазерной и МИГ сварки, что позволяет сократить расход присадочного материала существенно увеличить качество и скорость сварки. Данный способ сварки позволяет сваривать материалы значительно большей толщины по сравнению с обычной лазерной сваркой.

Преимущества лазерной сварки

Лазерная сварка имеет ряд явных преимуществ, по сравнению с традиционными способами сварки:

1. Высокая точность: Лазерный луч можно точно направить на желаемое место, обеспечивая высокую точность соединения.
2. Отличные параметры сварного шва: так как лазерное излучение оказывает только тепловое воздействие на металл, и не несет в себе примесей в отличие, от ручной дуговой сварки, сварные швы получаются качественные и однородные.
3. Минимальное тепловое воздействие на материал: Лазерная сварка минимизирует тепловое воздействие на детали и материал, что уменьшает деформацию и дефекты связанные с деформацией.
4. Высокая скорость сварки: Лазерная сварка является быстрым процессом, сокращая время производства и повышая производительность.
5. Применимость к разнообразным материалам: Лазерную сварку можно применять к различным типам металлов и их сплавов, а также к неметаллическим материалам, таким как пластик, но стоит отметить, что сварка пластика лазером не целесообразна, так как есть более эффективные способы.

Дефекты при лазерной сварке

Как и у любого вида сварки сварка лазером может вызывать дефекты внутри и снаружи шва. Рассмотрим самые распространенные дефекты и причины их появления.

• Пористость: довольно частое явление во многих видах сварки. В лазерной сварке пористость может появиться в результате плохой защиты сварного шва в процессе сварки. Пористость делает сварной шов более склонным к коррозии и в целом понижает его прочностные свойства. Для предотвращения данного дефекта стоит ответственно подойти к очистке материала перед сваркой, а также увеличить поток защитного газа в зону сварки.
• Неполное сплавление: дефект, который получается из-за неполного расплавления присадочного материала, если он используется. В случае, если лазерная сварка производится без присадочного материала, данный дефект может возникнуть из-за неполного расплавления кромок материала. В таком случае стоит проверить настройки фокуса, увеличить мощность или понизить скорость. Неполное сплавление ослабляет сварной шов, понижая его механические свойства.
• Трещины: появление трещин в сварном шве во время лазерной сварки часто связано с перегревом. Помимо перегрева, трещины могут возникнуть из-за резкого охлаждения или неправильной разделки и конструкции шва. Рекомендуется обеспечить оптимальную температуру охлаждения или понизить мощность лазерного излучения.

Лазерная сварка находит широкое применение в различных отраслях:

• Автомобильная промышленность: Лазерная сварка используется для соединения металлических деталей автомобилей, повышая их прочность и уменьшая вес, за счет отсутствия присадочных материалов при сварке.
• Авиационная и космическая промышленность: Лазерная сварка создает прочные и легкие конструкции, критически важные для безопасности и эффективности.
• Медицинское оборудование: многие медицинские инструменты и имплантаты изготавливаются с использованием лазерной сварки.
• Электроника: Лазерная сварка подходит для создания крупных партий мелких электронных компонентов.

Недостатки лазерной сварки

Несмотря на множество преимуществ, лазерная сварка также имеет свои вызовы:

• Высокая стоимость оборудования: Лазерное оборудование, обеспечивает высокую производительность и точность, что обуславливает её повышенная стоимость.
• Ограничения по материалам: Некоторые материалы сложнее сваривать лазером из-за их хорошей теплопроводности, например для сварки меди, потребуется более мощный лазер и настройки режима.
• Малая зона воздействия лазера: Размер лазерного пятна ограничивает размер обрабатываемой области. Это значит, что ширина сварного шва выполненного лазерной сваркой, будет меньше, чем при других видах сварки, например ручной.
• Необходимость в обеспечение высокого уровня технологической культуры: Использование лазера требует строгих мер безопасности, обучения персонала, предварительной обработки и четкого позиционирования материала для сварки.

Заключение:

Лазерная сварка - это одна из наиболее важных технологий в современном производстве. Ее преимущества включают высокую точность, скорость и прочность соединений, что делает ее незаменимой для многих отраслей.

Автор © Страмко Максим Ярославович 06.02.2024