Лазерная сварка по металлу

Обновлено: 12.05.2024

Лазерная сварка становится все более популярным методом сварки благодаря своим многочисленным преимуществам. Мы подобрали для Вас полезные видео для более глубокого понимания процесса.

Процесс

Процесс и принцип работы лазерной сварки смотрите на видео ниже, он относительно прост.

Сначала сварщик выбирает правильные параметры сварки для проекта, а затем размещает свариваемые детали. Затем он или она начинает сварку, перемещая лазер вперед и назад по шву. Весь процесс, как и показано на видео, занимает меньше минуты.

Оборудование

Об принципе и оборудовании для лазерной сварки металла смотрите следующее видео ниже.

При работе лазером вам необходимо иметь правильное оборудование, чтобы обеспечить бесперебойную работу процесса. Конечно, вам понадобится аппарат, а также соответствующее защитное снаряжение. Сюда входят защитные очки для защиты глаз от лазерного луча и сварочные перчатки для защиты рук.

Вам также понадобится рабочая поверхность, способная выдерживать тепло, выделяемое в процессе. Многие сварщики используют сварочный стол, специально предназначенный для работы при высоких температурах.

Если у вас нет сварочного стола, вы можете использовать обычный верстак, но убедитесь, что он покрыт огнеупорным материалом, таким как асбест или стекловолокно.

Оборудование и процесс лазерной сварки детально показан на видео.

Безопасность

Есть некоторые проблемы с безопасностью лазерных сварочных аппаратов. Сварщики подвергаются ряду потенциальных опасностей. Травмы могут быть вызваны летящими искрами, парами, электрическим током и излучением.

Во избежание травм сварщики должны носить соответствующее защитное снаряжение, включая сварочные каски, защитные очки, перчатки и фартуки.

Подробно об этом на видео.

Также должны применяться меры предосторожности во избежание возгорания, например, держать легковоспламеняющиеся материалы вдали от зоны сварки.

Области применения

Этот способ используется в самых разных областях. Он широко используется в аэрокосмической и оборонной промышленности из-за его высокой степени точности и способности создавать очень маленькие сварные швы. В этих отраслях он используется для сварки деталей самолетов, компонентов ракет и другого тяжелого оборудования.

Широко используется в автомобильной промышленности. Автопроизводители используют его для кузова автомобиля, а также для соединения таких деталей, как двигатель и шасси. Это позволяет им создавать более прочные и долговечные автомобили.

Также может использоваться в медицине. Например, его можно использовать для сращивания костей во время операции или для герметизации ран. Это помогает сократить время заживления и свести к минимуму образование рубцов.

Преимущества

Она имеет много преимуществ по сравнению с традиционными методами сварки.

Первое преимущество заключается в том, что она очень точная. Луч можно направлять с большой точностью, поэтому его можно использовать для сварки очень мелких деталей. Эта точность делает технологию идеальной для таких направлений, как медицинские имплантаты и микроэлектроника.

Еще одним преимуществом является то, что она производит меньше тепла, чем традиционные методы сварки. Это означает, что свариваемые детали не так сильно нагреваются, поэтому они с меньшей вероятностью деформируются.

Лазерная сварка является универсальным и эффективным методом, имеющим множество преимуществ по сравнению с другими способами как это было показано на видео. Его можно использовать для соединения различных материалов, включая металлы, сплавы и пластмассы.

Она также очень быстрая и может производить высококачественные швы с небольшими деформациями. Кроме того, это относительно чистый процесс и производит мало отходов.

Лазерная сварка и пайка. Волоконные аппараты

Процесс высокотемпературной сварки подразумевает соединение нескольких деталей посредством локального плавления (сваривания) материала по примыкающим поверхностям. Лазерный луч направлен на систему фокусирующих линз и фокусируется в пучок - источник нагрева. Показатель его плотности мощности составляет 105 - 107 Вт/см². Аппарат лазерной сварки нагревает и расплавляет металл, формируя шов за счет кристаллизации веществ. Отсутствие перегрева позволяет материалам не деформироваться и сохранять геометрию. При сварке используется CO2 или волоконные лазеры.

Волоконную сварку производят полным или частичным проплавлением поверхностей с помощью постоянного излучения. При меньшей толщине от 0.5 до 1.0 мм луч расфокусируют для получения герметичного шва.

Для машинной сварки активно используют воблинг шов. Данный тип шва можно получить с применением сварочной головы со сканатором. В качестве присадочного материала используется проволока толщиной 1,5 мм, что позволяет увеличить сечение сварного шва. Подача проволоки осуществляется на автоподатчиках с возможность регулировки скорости подачи.

Виды лазерной сварки:

микросварка (глубина проплавки до 100 мкм);
мини-сварка (от 0,1 до 1 мм);
макросварка (более 1 мм).

Лазерная сварка может сочетаться с дуговой сваркой. Применяя электрическую дугу вместе с лазерной сваркой, улучшается качество заполнения шва металлом, увеличивается глубина и скорость сварки. Подводимое тепло уменьшается. Появляется возможность выполнить провар за один проход. Даже при неточном позиционировании объектов. Данный типа сварки называется гибридной лазерной сваркой.

Преимущества технологии ручной лазерной сварки

Основная задача подобного оборудования - создание прочных и аккуратных сварных соединений за небольшой промежуток времени и с минимальным количеством брака на одну партию изделий. Лазерный аппарат для сварки позволяет добиться указанных результатов и обладает целым комплексом эксплуатационных достоинств:

высокий КПД (высокая производительность и скорость сварки) при умеренной цене;
нет расходных материалов (не считая газа);
безопасность заготовок - аппарат для лазерной сварки металлов⚡ может применяться вблизи термочувствительных деталей, деформация материала минимальна;
идеальный сварной шов - в силу высокой концентрации энергии и точной локализации излучения (после обработки не нужно приводить в порядок швы, отсутствие правок при сварке);
простота эксплуатации - нет потребности в создании вакуумных камер и других специальных условий;
надежность - не образуются трещины на металле, сохраняется устойчивость к коррозии, не требуется коробление металл. подводка температуры минимальная;
опциональная автоматизация - можно купить аппарат ручной лазерной сварки или сразу обзавестись оборудованием с машинным (компьютеризированным управлением).

Примеры работы лазерной сварки и пайки (Видео)

Презентация аппарата для сварки и пайки TORWATT 300 F

Лазерная сварка TORWATT ULTRA / PRO

Пример сварки корпуса катера

Что делать в случае, если оборудование для лазерной сварки или гравировки сначала работает нормально, а потом резко и неожиданно выключается?

Для начала проверьте уровень воды в резервуаре и сработало ли реле. Посмотрите, достаточно ли давление водяного потока. Если данные параметры в норме, значит, проблема в датчике потока. Замените неисправную деталь.

Верхний порог температуры для сварочного аппарата - 40°С. В случае превышающей этот показатель температуры в системе активируется аварийный режим и срабатывает предупреждающий сигнал. Если через 30 секунд не происходит понижение температуры, устройство автоматически выключается.

Возможная длина сварочного шва ограничивается исключительно размерами изделия.

В комплект лазерного сварочного аппарата входят:

Лазерный источник (лазер). В нашем случае это - Raycus (Китай), JPT (Китай), IPG (США, Россия). Мощность варьируется от 500 до 2000 Вт. Для работы со сталью рекомендуется использовать излучатель от 1500 Вт;
Чиллер (система водяного охлаждения). Использование водяного охладителя жидкости обязательно к использованию. Аппарат контролирует уровень нагрева во избежание перегрева, отключение станка происходит автоматически при достижении критической температуры;
Сварочная голова (головка). Настройки наших головок позволяют отключать воблинг и использовать аппарат для резки. (необходимо доп. оборудование);
Контроллер управления. Микрокомпьютер с программным обеспечения на русском и английском языках. Контроллер позволяет настраивает мощность излучения, подачу газа, частоту;
Сварочный газ Аргон. Охраняет материал от появления копоти и нагара, обеспечивает качественную свариваемость. Рекомендуем к использованию высокоочищенный газ, это пролонгирует срок службы защитных и фокусирующихся линз, и излучателя. Повысит качество сварного шва.

Область применения мобильных аппаратов и станков для сварки и пайки

Данные установки отлично зарекомендовали себя при работе с:

металлами - углеродистой сталью, титановым сплавом (титан), медью, чугуном, алюминием, латунью;
нержавеющей сталью (нержавейкой), алюминиевыми сплавами;
металлоконструкциями из листового или профильного металла, трубами;
производство из цветных металлов;
фитингами и другими мелкими деталями;
пластмассой, пластикой керамикой, стеклом.

Сколько стоит лазерная сварка?

Стоимость лазерных сварочников TORWATT колеблется от 490 000 до 4 150 000 рублей с учетом скидок и акций.
Пожалуй, дорогое оборудование можно отнести к недостаткам технологии.

Почему лазерный сварочный аппарат стоит купить у нас?

Наши клиенты ценят нас за качество оборудования и гибкие условия работы и оплаты.
Мы готовы помочь Вам:

с обучением персонала;
выполнить пусконаладочные работы;
продемонстрировать эффективность оборудования.

Приглашаем на демонстрацию на производстве в Москве и СПб. Специалисты LASERSTORE подберут лазерный сварочный аппарат оптимальной конфигурации и цены с учетом задач вашего производства!

Всё о лазерной сварке: преимущества и недостатки, характеристика, виды, дефекты

Лазерная сварка - это способ соединения деталей за счет локального плавления. Встречается при обработке изделий из металла, пластика, стекла и других твердых материалов, когда нужно точное соединение деталей при сложной конфигурации.

Эта технология дает гладкий шов без следов деформации в виде неровностей, искривлений, шероховатости.

Общая характеристика

Лазерная сварка активно используется в промышленных масштабах для формирования высокоточного и неразъемного соединения.

Во время лазерной сварки металлических изделий прибегают к специальному оборудованию, которое при нужных навыках и правильно подобранных настройках обеспечивает высокое качество фиксации и аккуратный шов.

Рис.1. Сварка металлических изделий лазером

Процесс этой технологии обеспечивает преобразование металлического элемента на стыке. Луч лазера способствует процессу нагревания и дальнейшего плавления на обрабатываемом участке. Лазер создает световой поток с характерной монохромность.

Длина волн идентична. Это упрощает контроль потоков при фокусировке линз или отклонения рабочих призм. Мощность пуска повышается за счет появления волнового резонанса.

При лазерной сварке используются следующие сварочные аппараты:

роботизированные (работа без человеческого присутствия и контроля);
автоматические;
полуавтоматические.

Всем трем видам характерно формирование лазерного луча, который воздействует на определенный участок - способен нагревать и расплавлять на ней металл.

Технология лазерной сварки

Рис.2. Технология лазерной сварки металлов

Лазерной сварке свойственны показатели:

когерентности. Сочетание фаз теплового поля луча лазера в разных областях;
монохроматичности. Малая ширина линий спектра-источника;
направленности. Отсутствие рассеивания лазерного луча при его перемещении от источника к области для сварки во время сварочного процесса.

Из-за этих свойств мощность луча значительно увеличивается. Он отвечает за равномерное плавление, а также за испарение металлов в свариваемой зоне.

Особенностью сварочного процесса является факт того, что источник может находиться на удалении от области сварки, в то время как в промежутке лазерной ванны не обязательно наличие вакуума.

Как работает лазерная сварка

Лазерный луч производит фиксацию изделий следующим образом:

Соединяемые элементы плотно фиксируется у соединительной линии;
Лазерный луч направляется на стык;
Происходит активизация генератора. Устройство равномерно разогревается и затем плавит металлические частицы на кромках. Лишние элементы при данной технологии испаряются.

У луча лазера сечение с небольшими размерами, поэтому полученный сплав исправляет неровности, заполняет трещинки и другие недочеты, попавшие на территорию обработки лазерным лучом.

Во время сварки лазером формируется сварное соединение изделий с большей плотностью. Для него не характерна пористость, которая встречается при других типах сварки. Также при лазерном типе отсутствует окисление металла из-за высокой скорости лазерного луча, который перемещается по поверхности изделия.

В этой технологии применяются два вида шва:

Сплошной. Необходим при сваривании труб из нержавеющей стали. Нужны в операциях, где нужен высокий уровень герметичности
Прерывистый. Подходит для сварки малых конструкций с поверхностными повреждениями.

Преимущества и недостатки

В лазерной сварке можно найти много преимуществ, из-за чего она и стала более востребованной. Рассмотрим их поближе:

Сварка лазером подходит для обработки многих материалов: различные магнитные сплавы и сплавы металла, стекло, термопласты, керамика.
Обладает высокой точностью. Траектория пятна нагревания отличается стабильностью.
Сварное соединение небольшого размера, из-за чего оно становится незаметным.
Область около шва не нагревается, поэтому деформация свариваемых элементов минимальна.
Во время нагревания не выражается рентгеновское излучение и не создаются продукты сгорания.
У сварочного процесса высокая химическая чистота, так как в процессе сварки не прибегают к дополнительным электродам, флюсам и присадкам.
Отличный вариант для сварки в труднодоступных местах. Может использоваться на большом расстоянии от области расположения лазера.
С помощью данной техники можно обработать материалы, которые находятся за прозрачными элементами.
Может применяться для сварки элементов, которые находятся за прозрачными материалами.
Созданным во время сварки сварным швам свойственны высокие показатели качества и прочности.
При переходе на создание нового изделия можно происходит быстрая перенастройка системы.

Рис.3. Преимущества и недостатки сварки при помощи лазера

Перед подготовкой к лазерной сварке стоит учитывать и минусы данного вида сварки. В первую очередь, это следующие:

Высокая стоимость. Инструменты и комплектующие для лазерной сварки относительно дорогие. Это причина, по которой данный тип преимущественно встречается в промышленности и на производстве. Можно попробовать создать оборудование для лазерной сварки самостоятельно, но для этого нужно обладать особыми навыками и знаниями, иметь специальные инструкции и схемы с чертежами.
Обслуживающий персонал для устройств по лазерной сварке должен обладать высокой квалификацией.
Также особые требования выдвигаются и к помещениям, где будет размещено оборудование для лазерной сварки. Рассматриваются все показатели - от запыленности до показателей вибрации и влажности.
Низкий КПД у лазерно-дуговой сварки. В целом, для газовых сплавов он составляет 10%, а для твердотельных - лишь 1.
Кроме этого, существует высокая зависимость от отражающей способности у самой заготовки. Если она низкая, то такой будет и эффективность.

Условия и способы лазерной сварки

Лазерная сварка металлов имеет разные требования и условия для проведения операций.

Для сварки изделий из нержавеющей стали, металлов и деталей из схожих сплавов необходим луч с повышенной мощностью. Во время операции нужно добиваться его точной фокусировки. Луч перемещается на рабочую поверхность через направляющие линзы и центр переднего зеркала, как только интенсивность пучка достигает самых высоких показателей.

Рис.4. Лазерная сварка металла

Также в зависимости от твердости материала, сварка нержавеющей стали и других металлов может проводиться по разному с точки зрения глубины проплава. Он может быть как поверхностный - эти показатели регулируются во время проплавления металлических частей.

Сварка проводится двумя способами:

непрерывным лучом;
прерывистыми импульсами.

Лазерная сварка импульсом лучше всего подходит для сварки изделий из тонколистового проката, толстостенных деталей и сложных профилей.

Методы лазерной сварки могут отличаться за счет специфики материала. Для обработки нержавеющей стали, алюминия и меди подойдут следующие:

Стыковой метод. Для него не нужны дополнительные присадки или флюс. Размер стыка между металлическими деталями - не более 0,2 мм. Этого достаточно, чтобы создать корректную фокусировку луча лазера на стыке. “Кинжальное” проплавление металла происходит по всей толщине. В случае стыкового способа лазерной сварки на изделии проводится дополнительная защита шва азотом или газом от окисления металла. Интенсивность лазерного излучения до 1 мВт/см2.
Нахлёсточный метод. В процессе операции происходит наложение металлических листов внахлест. Мощное излучение создает отличное соединение с дополнительным прижимом элементов. Зазор между ними составляет до 0,2 мм.

Виды лазеров

Лазерная сварка проводится при помощи разных лазеров в зависимости от обрабатываемого материала. Для нержавейки, алюминиевых сплавов или меди применяется другой тип, нежели тот, к которому прибегают для обработки стекла и керамики.

Оборудование бывает следующих типов:

Каждому из них соответствуют определенные характеристики.

Твердотельные лазеры

Твердотельные лазеры используются для сварки лазером серебра, пластмасс, нержавейки, меди, стекла и других твердых элементов. В составе таких лазеров имеется особый рубиновый стержень, который также производится из неодимового стекла. Располагается внутри специальной осветительной камеры.

Процесс использования данного вида лазеров выглядит следующим образом:

В осветительную камеру с выбранной частотой направляется луч света с высокими показателями мощности. При этом возникает возбуждение атомных частиц.
Появляется световое излучение. Его волны обладают одинаковой длиной.
Так как части стержневой детали на торцах состоят из отражающих зеркал, а одно из них является частично прозрачным, именно через него проходит энергия в качестве лазерного излучения.

Газовые лазеры для сварки

Газовые сварочные лазеры отличаются большими мощностными показателями и производительностью. Это их отличает от твердотельных лазеров.

Активный компонент в случае таких устройств - газовая смесь.

Рис.5. Сварка металла газовым лазером

Они проводят сварку таких материалов, как алюминий, титан, нержавейка и других похожих по параметрам металлов с использованием вспомогательных средств:

прокачивание газа и передача его из баллонов происходит через насос, поэтому в качестве дополнительного элемента с ним используется газоразрядная трубка;
между электродами проходит электрический разряд (ток). Из-за этого возбуждается газовая смесь;
лазерные лучи проходят через установленные зеркала. Они располагаются в торцевой области газоразрядной трубы;
при лазерной сварке крупных деталей (автомобильный кузов, детали с большой толщиной и др.) источник питания соединяется с электродами;
охлаждается за счет водяной системы.

Газовое оборудование отличается большими габаритами, что не для всех удобно. В то же время существуют лазерные устройства, которым характерна поперечная прокачка газа. Они отличаются небольшими размерами и считаются более компактными. Показатели мощности подобных устройств - от 20 кВТ. Это позволяет проводить сварку толстостенного металла с высокой скоростью - приблизительно до 60 метров в час.

Такой метод лазерной сварки применим не только для прочных металлических сплавов - с его помощью обрабатываются драгоценные металлы (платина, золото, серебро), алюминий, медь, титан. Так как это специфические материалы, для них проведение операций по сварке происходит в атмосферных условиях со специально созданным вакуумом. Дополнительные средства формируют защиту от воздушного воздействия на расплавленный металл. В первую очередь, это газы. В особенности - аргон.

Из-за того, что во время сварки создается высокая тепловая мощность лазерного луча, процесс испарения металлических частиц проходит еще активнее. Параллельно с этим проводится ионизация паров, чтобы луч лазера экранизировался и рассеялся.

Газовые лазеры для сварки используются не только для металла, но также для стекла или пластмассы. В их обработке встречаются два вида газа:

Чаще всего, это гелий - он не рассеивает луч лазера и легче, чем аргон.

Сварщики с большим опытом работы упрощают процесс использованием комбинированных смесей газов, у которых есть защитные и плазмоподавляющие параметры.

Особенности газодинамических лазеров

У газодинамических лазеров самые высокие показатели мощности. Они относятся к устройствам с использованием окиси углерода. Данный состав нагревается до 3000 К. После проходит через сопло Лаваля, после чего происходит снижение давления и последующее охлаждение газового компонента.

Рис.6. Применение лазеров для сварки по металлу

Использование гибридных установок

Лазерная сварка специальных элементов в виде толстостенных деталей, элементов с зазорами или большими металлическими плоскостями проводится при помощи дополнительных материалов для присадки. В первую очередь, это проволока для зажигания электрической дуги. За счет этого заполняется пространство между пластинами и создается соединительный шов с высокой прочностью.

Обдув инертным газом производит защиту толстостенных металлических конструкций и автомобильных деталей. Его подача происходит через сопло, которое крепится рядом с лазерной головкой.

Их сварка проходит на столе и на отдельных подставках от оборудования. Процесс осуществляется поэтапно:

Сначала металл очищается от загрязнений, окалин, масляных остатков, водяных капель и влаги в цело.
Детали плотно подгоняются стык в стык.
Создается химическое травление металлической поверхности.
Аппарат лазерной сварки настраивается с выставлением необходимых параметров. Для этого обращаются к типу свариваемого материала и подбивают параметры под него.
Головка сварочного инструмента размещается у линии начала соединения.
Активируется кнопка запуска сварки.

Во время сварочного процесса нужно следить за тем, как луч попадает на стыковую область.

Особенности сварки тонкостенных изделий

Тонкостенные детали представлены в виде небольших изделий из области микроэлектроники. Это могут быть проволочные выводы, чей диаметр варьируется от 0,01 до 0,1 мм, или же фольгированные элементы с диаметром точки лазера 0,5-0,9 мм. Их обработка производится твердотельными лазерами. Твердотельная лазерная установка способна провести точечную лазерную сварку для катонного соединения с высокой герметичностью. Необходимая деталь в современных кинескопах.

Для работы по мелким деталям с тонкими стенками подходит минимальная мощность проведения.

Операции проводятся импульсным или непрерывным режимом.

При импульсном режиме необходимо повышается скважность импульса и сокращать длительность. При непрерывном режиме - повышать скорость лазера.

Лазерная сварка стекла и пластмассы

Что касается изделий из стекла и пластмассы, лазерная сварка также проводится благодаря твердотельным установкам. Они представляют собой простое устройство, которое состоит из отражательной трубки с двумя электродами, а также смеси из ионизирующих газов в пространстве между ними.

Рис.7. Лазерная сварка по стеклу

Такое устройство встречается во время ремонта очков - как пластиковых, так и стеклянных элементов. Сварка таким образом не требует дополнительного припоя при сваривании оправ.

Лазерная сварка деталей из стекла и пластика происходит с той же последовательностью, что и металлические изделия:

поверхности элементов, которые будут подвержены сварке, очищаются от пятен, пыли и других загрязнений

подготавливаются установка и электроды к дальнейшей работе, настраивается линза для фокусировки. В случае использования расфокусированной линзы есть риск смазанного лазерного луча. В таком в случае не получится сделать четкий локальный расплав металла. Корректно сфокусированный пучок обладает круглой формой

устанавливается нужное значение мощности сварки

можно приступать к работе.

Лазерная сварка в промышленности

В промышленной технологии лазерной сварки используются следующие устройства:

Что такое лазерная сварка. Преимущества и недостатки

Лазерная сварка — это один из видов сварки плавлением с нагревом рабочей зоны энергией лазерного излучения. Она относится к термическому классу сварочных технологий и входит в одну группу с плазменной, дуговой и электронно-лучевой сварками.

Технология

Физические характеристики

Лазерная сварка металлов отличается от других видов сварочных технологий высокой плотностью энергии в пятне нагрева — до 1 МВт на кв.см. Это обеспечивает высокую скорость разогрева и охлаждения зоны сварного шва, что значительно уменьшает тепловое воздействие на околошовную зону. Поэтому сварочный процесс не вызывает структурных изменений материала, приводящих к разупрочнению, деформации и образованию трещин.

Размер пятна фокусировки промышленной установки может изменяться в пределах от 0,2 до 13 мм. Глубина проплавления материала прямо пропорциональна энергии излучения лазера, но также зависит от расположения фокальной плоскости луча. Во время сварочной операции зона расплавленного материала перемешается по заданной траектории вместе лазерным лучом, создавая по линии движения сварной шов. Он получается узким и глубоким, поэтому по своей форме принципиально отличается от сварных швов других сварочных технологий.

Виды и режимы лазерной сварки

Технология лазерной сварки включает два вида сварочного соединения: точечное и шовное. При этом промышленные установки могут генерировать два типа лазерного излучения: непрерывное и импульсное. При точечном соединении обычно применяют только импульсное излучение, а при шовном — как непрерывное, так и импульсное. Во втором случае сварной шов образуется путем перекрытия зон импульсного нагрева, поэтому скорость сварки зависит от частоты импульсов. Точечную сварку обычно применяют для соединения тонких металлических деталей, а шовную – для формирования глубоких сварных швов.

Гибридная лазерная сварка относится к сварочным технологиям, при проведении которых применяют присадочные материалы. В этом случае сварочное оборудование дополняется механизмами подачи проволоки, ленты или порошка. Присадочные материалы подаются в зону плавления синхронно с движением сварочной головки, а их толщина соответствует ширине сварного шва и диаметру пятна.

Технологические особенности

Скорость перемещения и энергетические режимы сварочного процесса зависят от ширины сварного шва, а также от вида и толщины свариваемых материалов. Например, стальные листы толщиной 20 мм свариваются газовым лазером со скоростью несколько сот метров в час. Этот показатель на порядок выше предельных характеристик электродуговой сварки.

Лазерная технология особенно эффективна при работе с легированными сталями, чугуном, титаном, медью, медными сплавами, термопластами, стеклом и керамикой. Высокая плотность энергии в пятне нагрева разрушает поверхностные окисные пленки, препятствуя образованию новых окислов. Это позволяет сваривать лазерным лучом титан, алюминий и нержавеющую сталь, не применяя флюсы или защитной среды инертных газов.

Особенностью сварки лазером тонкостенных металлов является очень высокая плотность энергии в сварочной ванне объемом в доли кубического миллиметра. Поэтому сваривание листовых материалов толщиной 0.05-1.0 мм ведется с расфокусировкой лазерного луча. Такой режим снижает КПД сварочного процесса, но при этом исключает сквозное прожигание заготовки.

Состав и принцип работы сварочного оборудования

Все установки лазерной сварки состоят из следующих функциональных модулей:

технологический лазер;
система транспортировки излучения;
сварочная головка с фокусирующей линзой;
блок фокусировки луча;
механизмы перемещения сварочной головки и заготовки;
система управления перемещениями, фокусировкой и мощностью лазера.

В сварочном оборудовании в качестве генераторов излучения применяют два типа лазеров: твердотельные и газовые. Мощность первых лежит в диапазоне от десятков ватт до 6 кВт, а вторых – от единиц до 25 кВт. В твердотельных установках излучатель — это прозрачный стержень из рубина или алюмо-иттриевого граната, легированного неодимом. А в газовых аппаратах — прозрачная трубка, заполненная углекислым газом или газовыми смесями.

Кроме излучателя в состав любого лазера входит система накачки, оптический резонатор, блок питания и система охлаждения. Генерируемый световой поток попадает через переднее зеркало оптического резонатора на систему зеркал, которая передает его на фокусирующую линзу сварочной головки.

Установки лазерной сварки выпускаются в разных компоновках: от традиционных портальных или консольных станков с рабочими столами и до роботов-манипуляторов с пятью степенями свободы. Управление сварочным оборудованием может выполняться в ручном или автоматическом режиме. Если установка имеет систему ЧПУ, то выполнение сварочного процесса осуществляется в автоматическом режиме по заданной программе. В случае ручной лазерной сварки оператор с выносного пульта задает перемещения, скорости и параметры сварочного процесса.

Применение лазерной сварки

Основная область применения лазерной сварки — это передовые производства с инновационными технологиями. Наиболее широко ее применяют в микроэлектронике, приборостроении, авиакосмической отрасли, атомной энергетике и автомобильной промышленности.

В приборостроении и микроэлектронике с помощью лазера соединяют разнородные и разнотолщинные материалы диаметром от микронов до десятых долей миллиметра. Кроме того, лазерная технология позволяет сваривать элементы, расположенные на близком расстоянии от кристаллов микросхем, а также других чувствительных к нагреву элементов.

Применение лазера в автомобильной промышленности не ограничивается точеной сваркой кузовных элементов из тонколистовой стали. Для снижения веса в современных автомобилях все чаще применяют детали из алюминиевых и магниевых сплавов. Характерная особенность этих материалов — наличие у них поверхностной оксидной пленки с высокой температурой плавления. Поэтому для их соединения чаще всего применяют лазерную сварку.

В судостроении, оборонной промышленности, атомной энергетике и авиакосмической отрасли широко используются комплектующие из титана и титановых сплавов. Сварка титана — это одна из самых сложных задач для сварочного производства. В расплавленном состоянии титан обладает высокой химической активностью к кислороду и водороду, что ведет к насыщению зоны расплава газами и образованию холодных трещин. Лазерная сварка успешно справляется с этой проблемой при работе в защитной среде из газовой смеси на основе из аргона и гелия.

Лазерные установки применяют для сварочного соединения металлов с разными физическими свойствами. С их помощью сваривают сталь и медь с алюминиевыми сплавами, а также разнотипные цветные металлы. Новым направлением сварочных технологий является сварка лазером чугуна, которую применяют при производстве корпусов, элементов шестерен, запорной арматуры и других узлов и компонентов.

Стоимость лазерного оборудования снижается с каждым годом. Сейчас небольшие установки импульсной лазерной сварки доступны даже малому бизнесу и частным лицам. Они имеют небольшую мощность и их обычно применяют для резки, сварки и гравировки листовых материалов.

Лазерная сварка обладает рядом неоспоримых достоинств, но, как и все сварочные технологии, имеет свои недостатки. Первые являются следствием уникальных характеристик лазерного луча, а вторые в основном связаны с высокой стоимостью и сложностью оборудования.

Главные преимущества:

возможность сварки разнообразных материалов: от металлов и магнитных сплавов до термопластов, стекла и керамики;
высокая точность и стабильность траектории пятна нагрева;
наименьший размер сварного шва среди всех сварочных технологий;
отсутствие нагрева околошовной зоны, следствием чего является минимальная деформация свариваемых деталей;
отсутствие продуктов сгорания и рентгеновского излучения;
химическая чистота сварочного процесса (не применяются присадки, флюсы, электроды);
возможность сварки в труднодоступных местах и на большом удалении от места расположения лазера;
возможность сварки деталей, находящихся за прозрачными материалами;
быстрая переналадка при переходе на изготовление нового изделия;
высокое качество сварных соединений.

Основные недостатки:

высокая стоимость оборудования, запасных частей и комплектующих;
низкий КПД (для твердотельных лазеров — около 1%, для газовых — до 10%);
зависимость эффективности сварочного процесса от отражающей способности заготовки;
высокие требования к квалификации обслуживающего персонала;
особые требования к помещениям для размещения лазерного оборудования (в части вибрации, запыленности и влажности).

Заключение

Лазерная сварка является самой молодой из сварочных технологий — в промышленности она применяется только с конца семидесятых годов XX века. Сразу после своего появления она начала активно замещать традиционные методы сварки. Наибольшее распространение лазерная сварка получила в передовых производствах с инновационными технологиями.

В наше время лазерная сварка вышла далеко за пределы своего первоначального применения. Сейчас она используется не только в промышленности, но и в часовом производстве, при изготовлении и ремонте ювелирных украшений и даже при создании рекламных конструкций.

Инструкция по ручной лазерной сварке [часть 1]

Большинство изделий из нержавеющей стали производятся с помощью аргонодуговой сварки и других распространенных методов сварки. Хотя эти методы могут удовлетворить 80% потребностей производства, они оставляют дефекты во многих сварочных изделиях. Например: подрезы, неполное проплавление, плотная пористость и трещины. Это не только снижает прочность соединения, но и становится источником щелевой коррозии. Кроме того, рабочие этапы обработки после сварки выполняются очень медленно.

В связи с этими недостатками появился ручной лазерный оптоволоконный аппарат ручной лазерный оптоволоконный аппарат для сварки. Технология ручной лазерной сварки в основном использует лазерный луч в качестве источника энергии для воздействия на сварочное соединение для достижения цели сварки. Это новый метод сварки с хорошими сварочными характеристиками и небольшой деформацией, который широко используется в обработке и сварке различных металлов. Ручной аппарат лазерной сварки имеет преимущества простого управления, красивого сварного шва, высокой скорости сварки и отсутствия расходных материалов.

Сварка лазерным сварочным аппаратом тонких листов из нержавеющей стали, железных и оцинкованных листов, а также других металлических материалов может прекрасно заменить традиционную аргонодуговую сварку, электросварку и другие процессы.

Ручной лазерный сварочный аппарат может быть широко использован при производстве шкафов, лестниц, лифтов, духовок, дверей из нержавеющей стали и оконных ограждений, распределительных коробок, домах из нержавеющей стали и в других отраслях промышленности со сложным нерегулярным процессом сварки.

Скорость ручной лазерной сварки высокая, в 2-10 раз выше, чем традиционная сварка. Сварочный шов после сварки получается ровным и красивым, что сокращает последующий процесс шлифовки, экономит время и затраты. Заготовка для лазерной сварки не имеет деформации, сварочных шрамов и прочной сварки. Расходных материалов для лазерной сварки меньше, и они имеют длительный срок службы.

Основные характеристики ручной лазерной сварочной машины

Она проста в эксплуатации и может использоваться обычными работниками без больших затрат на обучение.
Имеет преимущества высокой эффективности, большого размера сварки, быстрой скорости сварки, тонкого и красивого шва, и уменьшает последующий процесс шлифовки.
Она может быть широко использована для сварки нержавеющей стали, железных, алюминиевых и оцинкованных пластин, а также других металлических материалов.
Точка сварки и зона теплового воздействия мала, сварочный верстак не нужен, также нет необходимости в большой площади для размещения оборудования.

Преимущества машины для ручной лазерной сварки

Для мастерской, которая занимается мелкосерийной обработкой или сваркой в малых масштабах, ручная лазерная сварочная система является лучшим выбором.

Ключевым моментом является то, что сварочные изделия небольших мастерских разнообразны, а форма изделий гибкая. Ручная лазерная сварка может полностью удовлетворить этот спрос.

Ручной лазерный сварочный аппарат удобен не только для сварки пресс-форм, кухонной утвари и других изделий, но и для сварки на открытом воздухе. Нержавеющая сталь, алюминий, медь, золото и серебро ювелирные изделия также могут быть сварены ручным лазерным сварочным аппаратом.

Применение ручной лазерной сварочной системы

В качестве важной поддержки "зеленых" технологий, технология лазерной сварки имеет очевидные конкурентные преимущества по сравнению с традиционными методами.

Благодаря высокой скорости, высокой точности, низкому энергопотреблению и многим другим преимуществам, она широко используется в микроэлектронике и электроприборах, автомобильной и аэрокосмической промышленности, машиностроении, полиграфии и и других важных областях экономики.

Технология лазерной сварки является одним из важных применений лазерной обработки. Среди них важное применение ручной лазерной сварки сосредоточено в сложных и нерегулярных процессах сварки без приспособления, таких как листовой металл, шасси, резервуар для воды, распределительная коробка, кухонный шкаф, дверные и оконные ограждения из нержавеющей стали и т. д.

В последние годы, в связи с бурным ростом развития новых энергетических транспортных средств, было увеличено производство количество аккумуляторных батарей, и индустрия лазерной сварки достигла дальнейшего роста.

Проблемы ручной системы лазерной сварки

Несмотря на то, что ручные лазерные сварочные системы становятся все более популярными на рынке, все еще существуют некоторые проблемы.

В большинстве ручных лазерных сварочных аппаратов, предлагаемых производителями оборудования, используются непрерывные волоконные лазеры мощностью от 200 Вт, 300 Вт, 500 Вт до 1500 Вт.

В целях безопасности сварщик должен пройти строгую подготовку, а лазер ни в коем случае не должен задеть людей или окружающие предметы, иначе это может привести к серьезным ожогам или даже вызвать пожар.

Кроме того, хотя в процессе сварки лазер обращен к заготовке, он все равно будет давать отражение высокой яркости, поэтому оператор должен быть оснащен специальными светозащитными очками.

Какие проблемы решает ручная лазерная сварочная система?

1. Применение в производстве кухонной посуды

Ручной лазерный сварочный аппарат при производстве кухонной утвари может сэкономить около 80% ~ 90% электроэнергии. По сравнению с дуговой сваркой, стоимость обработки может быть снижена примерно на 30%. Он может сваривать разнородную сталь и разнородные металлы.

2. Применение в области обработки листового металла

В области обработки листового металла, по сравнению с традиционной аргонодуговой сваркой, лазерная сварка имеет очевидные преимущества: высокая эффективность, малая тепловая деформация, красивый внешний вид, высокая прочность, отсутствие необходимости полировки после сварки, бесшовная стыковая сварка.

3. Применение в области сварки сантехники из нержавеющей стали

В процессе сварки сантехники из нержавеющей стали, ручная лазерная сварка обеспечивает бесшовное сращивание сантехнических кранов, раковин и т.д. Для сварки под углом может быть достигнуто 360° сварки, что является простым в эксплуатации и более удобным.

В нашем блоге вы можете ознакомиться с постом про поставку данного оборудования по ссылке: «‎Поставка и запуск оптоволоконного лазера для сварки металла XTW-1000 Raycus»‎.

Если вам понравилась статья, то ставьте лайк, делитесь ею со своими друзьями и оставляйте комментарии!

Сварка на оптоволоконном лазерном аппарате для сварки металла XTW-1000 RAYCUS

На нашем сайте вы можете приобрести оптоволоконный аппарат для лазерной сварки металла:

Оптоволоконный аппарат лазерной сварки металла XTW-1500/Raycus

Мощность лазера 1500 Вт. Ширина импульса лазера 0,1 - 20 мсек. Водяное охлаждение

Аппарат оптоволоконный для лазерной сварки металла GW-1500/IPG

Читайте также: