Принцип работы лазерной сварки по металлу

Такой вид работ, как лазерная сварка металла, широко распространен на самых различных производствах. Ее используют небольшие частные цеха и предприятия, занимающиеся выпуском серийной продукции. В этой статье мы расскажем, как работает лазерная сварка, в чем ее преимущества и какой она может быть.

 

Лазерная сварка – что это и как появилось
 

Многие знают, что лазер – это узконаправленный луч света. Его применяют в самых разных сферах, когда нужно обеспечить высокую точность. Увидеть такой луч можно, например, в строительных уровнях и указках. Есть даже целые установки, которые позволяют генерировать потоки разных цветов и создавать красочные шоу. Однако нас интересуют другие свойства лазера. Помимо всего прочего, он также может нагревать поверхности и менять их физические свойства.
 

Самый первый лазерный луч удалось получить советским ученым еще в 50-е годы прошлого века. Это было следствием развития квантовой физики и экспериментов со светом. Уже в 60-е выяснилось, что открытие найдет себе применение в производстве. Вынужденное излучение оказалось очень полезным: если точно сфокусировать пучок и сделать его очень мощным, он в состоянии нагреть поверхности до плавления. Специалисты быстро поняли, что это можно и нужно использовать для создания прочных сварных соединений.

Как работает лазерная сварка, принцип работы таких установок
 

Как мы уже упомянули, все начинается с фокусирования луча в одной точке. Современные станки генерируют узконаправленный поток, который, при высокой мощности, становится источником тепла. Когда луч направляют на заготовки, металл сильно нагревается и начинает плавиться. В месте, на которое воздействует лазер, образуется сварочная ванна – локальная зона разжижения, в которой происходит процесс соединения частиц разных деталей. При перемещении оборудования по прямой линии получается аккуратный и прочный шов.

 

Чтобы до конца понять, как работает аппарат лазерной сварки, можно вспомнить о способе выжигания по дереву с помощью линзы. Свет усиливается и перенаправляется стеклом, нагреваясь до температуры, при которой может непосредственно воздействовать на материал. В современном лазерном оборудовании используется несколько линз и зеркал. Это позволяет сформировать достаточно мощный световой пучок, который справляется со своими задачами даже без защитной газовой среды.
 

Свойства лазерного луча

 

Такое излучение характеризуется:

 

• Сфокусированностью, точечностью воздействия. Лазер нагревает только то место, на которое направлен, действуя исключительно локально и не перегревая материал вокруг.
   
• Высокой температурой – около 2500℃ в месте сварки. Это достаточно много, чтобы расплавить металл и заставить его соединиться с другой деталью. Использование лазера позволяет получать такую высокую температуру быстро.
   
• Импульсностью, кратковременностью. Это важное свойство не позволяет перегреть и повредить заготовку при работе. Современный лазер совершает 20 импульсов в секунду. Это воздействие кратковременное и, одновременно, очень мощное. При необходимости специальные установки могут обеспечить и непрерывное генерирование луча.
   
• Высокой скоростью. Опытный сварщик может пройти с установкой около 100 м швов за 1 час работы. Это в 6 раз быстрее, чем при применении дуговой сварки, например.
   
• Глубиной воздействия. Лазер обеспечивает кинжальное проплавление. Это достаточно надежный способ соединить металлы без значительных тепловых перегрузок и деформаций.
   
• Отсутствием специальных требований к окружающей среде. В отличие от многих других видов сварки, лазерный луч может эффективно воздействовать на металлы в обычной атмосфере.

Преимущества лазерной сварки

Теперь, поняв, как работает лазерная сварка по металлу и узнав о свойствах такого излучения, мы можем выделить очевидные достоинства этого метода работы:

 

1. Точность.
2. Прочность шва.
3. Экономичность.
4. Универсальность.
5. Бесконтактность.
6. Локальность воздействия.

 

Малое время, затрачиваемое на сварку, повышает производительность, удешевляя процесс. Метод можно применять практически во всех сферах, работая с заготовками различных размеров и назначений. Физического контакта с деталями в этом случае нет, что также снижает износ оборудования, позволяет сохранять поверхности металлов чистыми.

Лазерная сварка отлично автоматизируется, из-за чего применяется на высокоскоростных сборочных линиях и конвейерах.


Методы лазерной сварки

 

Исходя из того, как работает выбранный аппарат лазерной сварки, можно выделить:

 

1. Твердотельный метод - В качестве усилителя луча используются кристаллы или стекло. Чаще применяют алюмоиттриевый гранат с добавлением неодима, рубина. Это энергоэффективные и компактные установки, генерирующие луч высокого качества.

2. Газовый метод - Здесь для генерации луча применяется активная среда из соединений азота, гелия, углекислого газа. Обеспечивает высокую мощность волны с глубоким проникновение даже в толстые материалы.

3. Гибридный метод - В этом случае речь идет о сочетании нескольких типов сварки – лазерной и аргонодуговой, например. Это позволяет лучше перемешивать частицы расплавленного металла, повышать прочность и однородность шва.

 

Также лазерная сварка может быть:
 

• Холодной и горячей
• Внахлест или встык
• Импульсной и непрерывной

Где применяется лазерная сварка металла

 

Данный метод работы используют практически повсеместно. В частности, лазерная сварка находит применение в следующих сферах:
 

• Приборостроение
• Микроэлектроника
• Производство медицинских изделий
• Автомобилестроение
• Аэрокосмическая промышленность
• Производство ювелирных изделий

Данным методом соединяют металлические трубы, получают требуемую конфигурацию при создании украшений, микрочипов, хирургических инструментов и много другого.

В компании «ПрофГал» можно заказать лазерную сварку различных металлов. Мы работаем с латунью, нержавеющей сталью, медью, алюминием, а также заготовками из других материалов. Для уточнения сроков и стоимости можно проконсультироваться с нашими менеджерами по указанным на сайте контактам.