Лазерне зварювання та різання застосування, види сполук, особливості

Основний принцип зварювання полягає в тому, щоб розплавити основний та присадковий метал у місці самого з'єднання, щоб вони змогли утворити нерозривний зв'язок. Сутність лазерного зварювання практично повністю збігається з цим принципом. Нехай вона не так поширена, як інші різновиди, але є затребуваним у промисловості способом з'єднання, що має високу точність. Свою назву цей метод отримав завдяки тому, що з'єднання металу відбувається шляхом дії лазера, який стає головним енергетичним джерелом. Лазерне зварювання може використовуватися для з'єднання як однакових, і різнорідних за складом металу заготовок. Активно її використовують у зварюванні електронної техніки.

Такий спосіб з'явився в 60-х роках, після того, як була винайдена лазерна установка, яка може впливати імпульсами безперервно. Тут важливо було забезпечити високу концентрацію енергії, яка допоможе досягти тієї температури, яка потрібна для розплавлення металу. Діапазон допустимої товщини металу для з'єднання становить від кількох мікрометрів до кількох сантиметрів.

Переваги

Лазерне зварювання набуло поширення в промисловості, чому сприяли її позитивні якості:

Для зварювання не потрібна механічна обробка металу;
Після проведення процесу не потрібні жодні додаткові редагування;
Технологія має високу точність, так що можна якісно з'єднувати тонкі та деталі зі складним фігурним швом;
Порівняно з іншими методами з'єднання цей має високу екологічну безпеку;
Метод має високу продуктивність;
Швидкість зварювання набагато вища, ніж в інших варіантів;
Місце з'єднання є досить тонким, тому прилеглі до нього області основного металу мінімально піддаються тепловому впливу.

Недоліки лазерного зварювання

За всіх позитивних сторін тут є низка серйозних недоліків, завдяки чому технологія так і залишається вузькоспеціалізованою:

Дуже високі ціни обладнання для проведення робіт;
Висока собівартість самого процесу зварювання;
Низький коефіцієнт корисної дії, що досягає всього до 2%;
Підходить лише для тонкого діапазону процедур.

Різновиди

Лазерне зварювання трубопроводів та інших видів з'єднань може проводитись кількома типами апаратів. Твердотільний має короткі і слабкі хвилі. Він найчастіше працює в імпульсному режимі, але іноді потрібно застосовувати безперервний режим, хоча тут він менш ефективний. Відмінність у принципі роботи полягає в тому, що лазерне випромінювання проходить із твердотільного елемента, яким є скляний стрижень. При цьому включається неодим, гранат та рубін. Сам стрижень знаходиться в камері, освітлення якої відбувається за допомогою лампи накачування. Вона створює світлові спалахи. Даний тип техніки використовується для тонких електронних приладів та точкового зварювання.

Газовий апарат однаково використовується як у імпульсному, і у безперервному режимі. Він має більш високу потужність, тому що тут застосовуються високовольтні джерела струму. В апараті використовується поперечний тип прокачування, що дає компактність розмірів. У середньому, максимальна товщина зварювання для таких моделей становить до 2 см. Як активне середовище тут виступають гази.

Верстати для лазерного зварювання металу можна купити тут.//lasergu.ru/katalog-category/lazernaya-svarka

У такий спосіб можна виділити ще два різновиди:

Імпульсне лазерне зварювання накопичує велику кількість енергії, а потім все накопичене впливає на місце з'єднання за короткий проміжок часу. Дана технологія відмінно підходить для металів, які сильно піддаються деформаціям. Вплив сили відбувається переважно на поверхню, тому виключається глибоке проникнення. Імпульсні установки мають більш високу вартість, ніж безперервні.

Безперервне лазерне зварювання призначене для створення суцільних швів, які можуть робитися не тільки поверхнево, а й глибокими. Зона проплавлення майже залежить від глибини і майже завжди залишається вузької.

Технологія

Лазерне зварювання проводиться шляхом дії лазерного випромінювання, сфокусованого пучком невеликого перерізу. Частково цей пучок відбивається від поверхні, але більшість його проникає в основний метал. При проникненні відбувається поглинання енергії, після чого метал нагрівається та розплавляється, якщо досяг певної температури. Завдяки цьому формується зварювальний шов.

Зменшення потужності найчастіше відбувається шляхом розфокусування пучка, що робить процес більш економічним.»

Зварювання проводиться у будь-якому просторовому положенні. Зварювання проводиться за допомогою додаткових присадних матеріалів, як яких виступає зварювальний дріт, порошок або стрічка. Умовно технологію процесу можна поділити на:

Макросварку – коли товщина проплавлення становить понад 1 мм;
Міні-зварювання – коли товщина проплавлення лежить у діапазоні 0,1-1 мм;
Мікрозварювання – при товщині проплавленнядо 0,1мм.

Для процесу не потрібно створювати умови вакууму. Також не варто використовувати газове середовище як захист, оскільки це може призвести до заломлення та екранування лазерного променя. При дії на кромки промінь оплавляє їх, завдяки чому виходить припій з того ж матеріалу, що і зроблена сама заготовка. Регулювання сили пучка залежить від його щільності, так що при високій концентрації можна досягти максимально високої тонкості, яка практично недоступна для інших видів зварювання. У більшості випадків лазерне зварювання є автоматичним процесом і, крім як для налаштувань та встановлення деталей, людська праця не потрібна.

Лазерний верстат для ювелірного зварювання та паяння Sekirus P04 можна замовити тут.

Техніка безпеки

Застосування лазерного зварювання багато в чому є безпечним процесом, тому що людина не контактує з нею безпосередньо, як це відбувається при ручній дуговій. Але тут є свій ряд особливостей, які можуть призвести до травм, якщо не застосовувати техніку безпеки. Головним правилом є недопущення влучення на шляху лазера сторонніх предметів. Тут дуже тонкий промінь має високий рівень енергії, так що людська рука або ще щось може бути дуже легко пропалена. Перед використанням установки завжди потрібно перевіряти її працездатність та справність, щоб не виникло жодних проблем. Поблизу не повинні знаходитися ні які легко займисті предмети.

Стандарти

Цей процес має проводитись згідно з певними стандартами. Визначальним тут є ГОСТ 28915-91. У ньому прописані всі дані, необхідні для якісного імпульсного зварювання лазером, точкових.з'єднань, а також усі типи отриманих з'єднань, їх параметри тощо.

Особливості лазерного зварювання стали

Спочатку відбувається очищення поверхні металевої заготовки від окалин, бруду, іржі та інших сторонніх речовин. Не допускається, щоб на сталі була волога. Зачищення здійснюється за допомогою щіток по металу. Після зачистки поверхню бажано знежирити. Потім йде припасування деталей під зварювання, щоб кромки щільно прилягали один до одного. Зазор якщо і повинен бути, його беруть мінімальним, близько 5% від товщини металу, що зварюється. при збиранні використовуються прихватки. Тут краще використовувати стикове з'єднання, а не нахлістування.

Висновок

Зварювання лазером відноситься до вузькоспеціалізованих процесів. Її технологія є дуже складною, тому що потрібно знати безліч нюансів самої техніки. Дорожнеча апаратів робить її важко доступною для багатьох сфер, крім тих, де вона дійсно затребувана.