Лазерне зварювання процес отримання якісних зварних зєднань

24.02.2017

Ефективність застосування лазерної зварки металів

Лазерне зварювання – це процес, при якому метал нагрівається до температури плавлення лазерним променем, що подається за допомогою оптичного квантового генератора (ОКГ), і представляє собою вимушене монохроматичне випромінювання. Існує загальноприйняте позначення методу: LBW (Laser Beam Welding) – поняття, що перекладається, як зварювання лазерним променем.Лазерне зварювання процес отримання якісних зварних зєднань

Короткий опис процесу

Суть методу лазерного зварювання, як термічного процесу отримання нероз’ємного з’єднання металевих деталей, полягає в місцевому розплавлюванні матеріалу, який згодом кристалізується. Під час затвердіння атоми матеріалів встановлюють міцну хімічний зв’язок, яка відповідає типу кристалічної решітки і природі зварюваних елементів.

Енергія випромінювання, яка поглинається матеріалами в діапазоні концентрованого впливу лазерного променя, є джерелом теплової енергії, що активує поверхні зварюваних металів.

Важливо знати! Чим вище концентрація світлової енергії на певній ділянці, тим вище температура

Застосування лазерного зварювання

Лазерне зварювання металів широко застосовується в приладобудуванні та машинобудуванні. По глибині проплавлення розрізняють:

  • микросварку, що сполучає елементи товщиною менше 100 мкм;
  • міні зварювання, проплавляющую деталі товщиною від 0,1 до 1 мм;
  • макро зварювання, глибина проплавлення якої більше 1 мм

У перших двох випадках, найбільш поширених в промисловому виробництві, застосовується спеціальне обладнання – імпульсні лазери, в яких вдало поєднуються основні властивості випромінювання, необхідні для виконання локального з’єднання.

  • потужність випромінювання;
  • показник діаметра плями фокусування;
  • швидкість переміщення оброблюваних ділянок відносно променя.

Переваги зварювання лазером

  1. Дуже точне дозування енергії, завдяки якій виходять високоякісні з’єднання дрібних деталей, є найважливішою перевагою лазерного зварювання твердотільними лазерами.
  2. За допомогою потужних газових лазерів можна отримати глибоке проплавлення вузького шва, що значно скорочує зону термічного впливу і знижує рівень зварювального напруги і деформацій.
  3. Зварювальні роботи можна проводити лазером, який знаходиться на досить великій відстані від місця виконання з’єднань, що вважається економічно ефективним.
  4. Дзеркала і оптоволокно дозволяють з легкістю управляти лазерним променем, що дає можливість виконати зварні роботи у важкодоступних і віддалених із зони видимості місцях.
  5. Існує можливість з’єднання декількох конструкцій. Виконується це променем одного лазера, розщепленим з допомогою призм.

Лазерне зварювання своїми руками – це економічно ефективний процес, що забезпечує високоякісні зварні з’єднання за порівняно короткий час.

Ефективність технології

Так як ККД перетворення світлової енергії в лазерне випромінювання досить низький, то технологія зварювання побудована в основному на з’єднанні поверхонь до 1 мм завтовшки. Основними елементами типової стандартної установки є генератор накачування і активне середовище.

Ґрунтуючись на цьому, проводиться поділ лазера на кілька видів:

  • напівпровідниковий;
  • твердотільний;
  • газовий.

Середовищем активності для твердотільного лазера є стрижень з рожевого рубіна. Завдяки своїй вихідний потужності промінь концентрує у фокусі величезну енергію, а температура досягає 1000000 градусів. Недоліком пристрою є низький ККД, менше 2% при роботі в імпульсному режимі. Лазери, що працюють в безперервному режимі, володіють більш високим ККД і міццю.

Лазерне зварювання процес отримання якісних зварних зєднань
Середа активності для газового лазера – це вуглецеві гази або газові суміші. Генератором накачування зазвичай є іскровий розрядник, або електронні промені. Їх перевагою вважають ККД і потужність, які вище твердотільного. Газовий лазер функціонує в безперервному і імпульсному режимах.

Вартість технологічних лазерів досить висока. Поліпшити процес і результат лазерного зварювання можна, поєднавши джерело лазерного нагріву з менш дорогими джерелами енергії.

Наприклад, лазерно-дугове зварювання має гарну перспективу, як процес, в якому підсумковий показник проплавлення виявився набагато вище, ніж результати кожного окремого джерела: дуги і лазера.

Особливості зварюваних металів: нюанси і рекомендації

Лазерне зварювання деяких металів має свої особливості, про які необхідно знати новачкам.

  1. Нержавіюча сталь: висока швидкість кристалізації металу зварного шва, а також ОШЗ при граничних температурах. Рекомендується: лазерне зварювання високої продуктивності на максимальних швидкостях.
  2. Алюміній: у зв’язку з високою теплопровідністю металу, потрібна максимальна кількість енергії. Рекомендується: ретельна підготовка поверхні перед початком зварювання, видалення забруднень, механічна обробка крайок деталей.
  3. Алюмінієві сплави: потрібна додаткова захист швів від окислення. Рекомендується: газовий захист.
  4. Титан: зростання зерна при екстремальних температурах, поява холодних тріщин. Рекомендується: джерело нагріву – промінь лазера, очищення і механічна обробка зварюваних поверхонь, підгонка деталей.

Лазерне зварювання, будучи дорогим методом, вважається найбільш ефективною тоді, коли традиційні зварювальні технології не дають потрібного результату або їх проведення технічно неможливо.

Короткий опис статті: лазерне зварювання Лазерне зварювання – це високотехнологічний і продуктивний процес, що дозволяє отримати міцне і надійне з’єднання металевих виробів. лазерне зварювання

Джерело: Лазерне зварювання – процес отримання якісних зварних з’єднань

Також ви можете прочитати