Якщо вам необхідно зробити високоточне нероз'ємне з'єднання частин металевих виробів або конструкцій, форми яких не повинні зазнавати змін в процесі зварювання, найкраще для такої мети підійде лазерне зварювання. Основні питання, які виникають перед тим, хто планує вперше застосувати лазерну зварювання на практиці, звучать приблизно так: «Яке обладнання використовується для лазерного зварювання? Які настройки необхідно виставити на зварювальному апараті при зварюванні металів і стали? Чи можна проводити лазерну зварювання своїми руками, чи не небезпечно це? »

Технологія лазерного зварювання

Принцип лазерного зварювання заснований на тому, що під час впливу лазера на стики металевих і сталевих виробів відбувається поглинання енергії, нагрівання металу, його плавлення і взаємодія на атомному рівні. Потім метал кристалізується і виникає міцне зчеплення - зварений шов. Для фокусування енергії лазерного променя використовуються напрямні дзеркала. Когерентне випромінювання лазера, що має мінімальне розходження, впливає на точно розраховані ділянки металу в місці необхідного зчеплення на великих відстанях без втрати якості.

При лазерної зварюванні проникнення в матеріал не перевищує 2 мм. У місці фокусування лазера метал нагрівається і утворюється циліндричний отвір, який заповнюється іонізованим газом. Воно є ефективним поглиначем - захоплення 95% енергії лазера. Таке отвір називають замковою щілиною, а температура в ньому може досягати 25 тис ° C, що гарантує найвищу ступінь ефективності зварювання лазером при мінімальному розмірі зварювального плями. Відповідно, напруження матеріалів і його деформації в процесі зварювання є мінімальними. Швидкість лазерного зварювання становить до кількох метрів в хвилину і більш, тобто це найбільш швидкий вид зварювання.

Типи вживаних лазерів

За типом активного середовища лазерні установки підрозділяються на твердотільні і газові.

твердотільні

Активне середовище в твердотільному лазері - стрижень з рожевого рубіна (окис алюмінію з домішками іонів хрому). Іони хрому при опроміненні нагріваються і переходять у стан збудження, віддаючи потім запасені енергію. Торці Рубін стрижня покриваються светоотражающим речовиною (сріблом), утворюючи напівпрозоре і прозоре дзеркала, від яких відбиваються іони хрому і циркулюють по спіралі навколо рубінового стрижня, збуджуючи наступні іони і утворюючи лавиноподібний процес. Відбувається енергетичний вибух, який направляється паралельним пучком крізь напівпрозоре дзеркало і фокусується лінзою в точку зварювання. Вихідна потужність лазерів такого типу - 10 ⁷ Вт, перетин променя - 1 см кв.

Недоліком твердотільного лазера при роботі в імпульсному режимі є низький ККД - від 0.01 до 1%. Більш високий відсоток ККД досягається при роботі в безперервному режимі лазерів з іншими різновидами стрижнів.

газові

Рівень ККД і потужності газових лазерів є суттєвою перевагою в порівнянні з твердотільними. Конструкція таких лазерів є заповненою газом трубку, з двох сторін обмежену напівпрозорим і непрозорим паралельними дзеркалами. У трубку введені електроди, під впливом розряду між якими виникають швидкі електрони, що збуджують молекули газу. При їх повернення в стабільне стані відбувається утворення квантів світла, які фокусуються на місце зварювання. Газові лазери працюють як в імпульсному режимі, так і в безперервному.

Лазерне зварювання металів

Лазерне зварювання металів великої товщини проводиться з глибоким проплавлением, тобто з утворенням парогазового каналу, що докорінно відрізняється від зварювання металів малої товщини. Параметри, що впливають на глибину проплавлення:

• потужність випромінювання;
• швидкість зварювання;
• характеристики фокусує системи;
• модовий складу;
• розбіжність променя;
• розподіл щільності в перетині променя.

Підбір потужності здійснюється за наступним принципом: мінімальна цифра повинна забезпечувати кинджальний проплавление, а при максимальному показнику не повинно з'являтися дефектів при зварюванні, тобто шов повинен бути хорошої якості. Діаметр фокусу плями зварювання - 0,5-1,0 мм, інакше падає ефективність зчеплення. Високу продуктивність і необхідні параметри зварювання забезпечує швидкість 25-30 мм / с.

Лазерне зварювання стали

Найбільшого поширення при виготовленні зварних конструкцій отримали низьковуглецеві і низьковуглецеві низьколеговані сталі, які мають відмінну зварюваністю. Рекомендований режим лазерного зварювання, який забезпечує відсутність появи тріщин - високошвидкісний (30-40 мм / с). Потужність від 3 до 5 кВт, фокусна відстань від 12 до 20 см, заглиблення фокуса - 1,5 мм.

Лазерне зварювання вимагає попередньої підготовки кромки сталевих конструкцій - очищення від окалини, іржі і видалення вологи. Збірка під зварювання проводиться з максимально можливою точністю підгонки деталей і частин конструкції. В якості захисного газу застосовують гелій або його суміш з аргоном.

Ручна лазерне зварювання

Останнім часом розроблені компактні зварювальні системи, що працюють в ручному режимі зварювання, з програмованими настройками. Використовуючи таке обладнання можна робити:

• точкове зварювання "встик";
• лазерну наплавку і ремонт прес-форм;
• обробку деталей і елементів медичного обладнання;
• ремонт ювелірних виробів;
• поверхневе зміцнення матеріалів;
• зварювання в мікроелектроніці.

Переваги лазерного зварювання

Серед усього розмаїття технологій зварювання, лазерну виділяють наступні особливості:

• висока продуктивність і швидкість процесу;
• зона термічного впливу, обмежена малим діаметром фокусування лазера;
• легкість управління установками і їх швидка перепрограмувальний;
• екологічність;
• високоякісне, надійне і надточне з'єднання металів;
• можливість зчеплення в важкодоступних місцях.

На відео представлена \u200b\u200bлазерне зварювання, виконувана на різному устаткуванні - повністю автоматизованому німецькому комплексі і ручної програмованої системі.