Лазерная сварка: принципы действия, особенности, материалы 

Существует несколько различных сварочных технологий, о которых вы узнаете подробнее здесь, но лазерная сварка считается перспективной и инновационной за счет своей точности, скорости и возможности работы с различными материалами. В этой статье рассказываем об этапах процесса технологии, ее особенностях, опишем, какие типы лазерных сварочных аппаратов существуют и где они применяются.

Принципы работы лазерной сварки

Лазерная сварка – это способ соединения материалов с применением лазерного луча, действующего локализовано на определенную зону, где происходит плавление и соединение.

Чем лазер отличается от традиционных методов сварки: обычно применяется тепло, генерируемое дугой или газовыми горелками, но в случае с этой технологией воздействие на окружающие материалы сводится к минимуму.

Этапы сварки

Расскажем подробно, как работает лазерная сварка:

• лазер генерирует световой поток с высокой энергетической плотностью в узком спектре длин волн. Чаще всего для сварки пользуются CO2 и волоконными лазерами;
• луч направляется на свариваемую поверхность с помощью оптических систем — линз или зеркал. Луч удерживает фокус на маленькой площади, вызывая локальное повышение температуры;
• когда лазер достигает поверхности материала, его энергия быстро преобразуется, приводя к расплавлению металла в точке воздействия. Это создаёт сварочную ванну, которая затем остывает и формирует прочное соединение;
• соединение постепенно охлаждается и затвердевает, иногда используются дополнительные методы охлаждения.

Принцип работы лазерного сварочного аппарата основан на вышеперечисленных ключевых этапах, сам аппарат не сложен в работе, а если вы только планируете обучение этому методу сварки, это не потребует много времени.

Технические особенности сварки лазерным излучением

Лазерная сварка имеет множество преимуществ, которые отличают её от традиционных методов сварки: благодаря тому, что у лазерного луча крайне малый диаметр, можно создавать изделия с минимальными тепловыми деформациями. Кроме того, процесс лазерной сварки происходит быстрее, чем при использовании других методов. Лазерная сварка подходит для работы с различными материалами: от тонких листов до сложных конструкций из различных металлов и пластиков. Эта технология особенно эффективна для определенных материалов, обладающих хорошей отражательной способностью. Выделим также минимально необходимую постобработку. Ограничения только в том, что данная технология подходит не для всех материалов.

Рассмотрим, какие материалы эффективно обрабатывать с помощью лазера:

Нержавеющая сталь

Наиболее часто используется с лазерной сваркой, так как луч позволяет создавать надежные соединения, которые еще и выглядят вполне эстетично, а это особенно важно, когда приходится работать с отраслевыми стандартами.

Алюминий и его сплавы

Материал имеет высокий коэффициент отражения, теплоёмкости, а также теплопроводности и требует тщательного подбора параметров для сварочного процесса. При работе аппаратом лазерной сварки с алюминием, у которого толщина больше 1мм, применяйте мощное побольше. Во время подбора оборудования на производство, нужно обращать внимание только на то, что сможет работать в непрерывном режиме с мощностью более 2,0 кВт.

Титан и его сплавы

Титан имеет высокую теплопроводность, что позволяет эффективно распределять тепло по всей области соединения и предотвращает перегрев отдельных участков заготовки. Благодаря такому свойству лазерный луч быстро передает необходимое количество энергии для работы над сварным швом.

Медь и ее сплавы

Медь с ее высокой теплопроводностью и отражательной способностью может быть непростым в работе материалом для обычных методов. Сварка с оптоволоконным лазерным излучателем эффективно справляется с медью. Чтобы увеличить свариваемость медных сплавов используют специальные материалы (присадочные), проводится предварительно подогрев.

Никелевые и кобальтовые сплавы

С лазерной сваркой проще контролировать, как на материал действует излучение. Это особенно важно для никелевых и кобальтовых сплавов, так как они могут быть чувствительны к перегреву. Чрезмерный нагрев опасен тем, что из-за него образуются трещины, изменяются свойства материала и качество сварного шва хуже. В процессе лазерной сварки часто используется защитная газовая среда, чтобы предотвратить окисление сварного шва и обеспечить его высокое качество. Для никелевых и кобальтовых сплавов это имеет значение в большей степени, чем для других, так как их окисление снижает прочность и коррозионную стойкость соединений.

Легированные стали

Такие материалы часто требуют высокой точности и контроля за температурой. При работе с помощью лазерной сварки для низколегированной стали с высокой прочностью, при правильно подобранных параметрах сварки, можно получить соединение, характеристики которого соответствуют или даже превосходят свойства главного металла. HY-130 — это одна из первоклассных марок, низколегированная высокопрочная сталь, которую используют для трубопроводов, в судоходстве. После термической обработки, включающей закалку и отжиг, она становится очень прочной и устойчива к образованию трещин.

Пластики и композиты

Лазерная сварка применяется, чтобы соединять некоторые пластики и композитные материалы, например, полиамид, полиэтилен, поликарбонат. Прозрачные, а также полупрозрачные пластики плохо контактируют с лазером, а если пластик содержит более 40 % стекловолокна, то швы будут хрупкие. Некоторые пластики выделяют токсичные вещества, поэтому воздействие лазера на них нежелательно.

Сферы применения лазерной сварки

Технология лазерной сварки широко используется в различных отраслях промышленности, рассмотрим несколько ключевых областей применения: благодаря ей в автопромышленности сваривают высокопрочные соединения в кузовах автомобилей, а также мелкие компоненты и детали, где требуется высокая точность. В строительной сфере лазерная сварка также является незаменимой: она ускоряет процессы соединения металлов, что помогает сократить время и трудозатраты. Для производства сувениров, предметов интерьера тоже используют ее, потому что лазер обеспечивает чистые сварные швы, что сводит к минимуму необходимость в дополнительной обработке (шлифовке или зачистке).

Лазерная сварка необходима в прототипировании и малосерийном производстве, когда требуется выполнить работы с высокой точностью за короткий срок.

Параметры выбора лазерного аппарата

• Мощность лазера — влияет на толщину и тип материалов, которые можно сваривать.
• Тип лазера (CO2, Nd:YAG, волоконный и т. д.) — зависит от требуемой точности и скорости.
• Способ охлаждения — лазеры требуют систем охлаждения, воздушного или жидкостного.

Аппараты для лазерной сварки

С каждым годом сфера применения сварки расширяется, сварочные аппараты модернизируются. Сегодня на рынке есть интересные предложения, сочетающие в себе, кроме сварки, еще несколько функций.

Например, универсальный лазерный станок для сварки/резки/чистки 3 в 1 от производителя Elixmate.

На нашем видео вы можете видеть, как работает лазерный сварочный аппарат.

Он удобен в использовании, поскольку включает в себя встроенный чиллер с двойным контуром охлаждения, который одновременно остужает волоконный лазер и оптику/лазерную голову. Имеет легкий вес, мобильный и компактный аппарат, прост в эксплуатации, не требует задействовать высококвалифицированный персонал. Узнать подробнее можно в описании товаров в каталоге.