Проволока для лазерной сварки
Обновлено: 05.07.2024
Переход к принятию более легких и прочных материалов в повседневной продукции, от автомобилей до бытовой электроники, привел к ряду серьезных проблем при сварке этих конструкций, особенно в условиях больших объемов производства. Примеры в транспортной отрасли включают в себя электрическую транспортную инфраструктуру, где производство батарей часто требует соединения разнородных хорошо отражающих материалов, таких как алюминий и медь.
Еще одним связанным примером является дальнейшее применение высокопрочных сталей, а также алюминиевых и магниевых композитов для снижения веса автомобилей. В бытовой электронике требования к легким конструкциям с высокими индивидуальными тепловыми и электрическими свойствами постоянно вызывают потребность в более сложных конструкциях, часто с использованием тонкой фольги и требующих соединения разнородных металлов, а также алюминия и меди, являющихся сильно отличающимися материалами. Индустрия медицинских устройств также обуславливает необходимость соединения мелких металлических деталей, часто с разнородными материалами.
Рост лазерной сварки продолжается уже более десяти лет, а автомобильная промышленность — самая ранняя по применению технологии отрасль — первая, кто видит преимущества автоматизированного процесса сварки в сочетании с внутренними преимуществами технологии волоконных лазеров. Однако проблемы лазерной сварки многих из описанных ранее материалов оставались значительными и могли объяснить медленную скорость принятия лазерной сварки в некоторых приложениях.
В последнее время внедрение новой, экономичной и простой в использовании технологии, основанной на технике колебаний луча, помогает преодолеть некоторые из этих трудностей в сварочных материалах, таких как медь и алюминий, с мощными волоконными лазерами на длине волны 1 мкм. Этот метод помогает преодолевать пористость и проблемы с горячим растрескиванием при лазерной сварке некоторых материалов, помогая тем самым упростить требования к подгонке деталей при сборке в 3-X раза в некоторых примерах, обсуждаемых в этой статье. Благодаря возможности независимого контроля глубины проплавления, скорости колебания сфокусированного пятна, скорости сварки и ширины шва, техника имеет применение при сварке небольших, чувствительных к температуре узлов (для медицинских деталей), плохо подогнанных деталей, которые могут иметь затруднения при обычной лазерной сварке и могут быть косметически привлекательными при сварке с колебаниями без необходимости последующей обработки.
Технология сварочной головки с колебаниями
РИСУНОК 1 демонстрирует концепцию движения двумерного динамического луча или головки с технологией колебаний, где показаны четыре основные программируемые формы, доступные из стандартной сварочной головки, например, D30 из IPG Photonics. Независимый контроль амплитуды и частоты колебаний достигается с помощью контроллера гальво-зеркал, что обеспечивает большую гибкость в стабилизации расплава канала проплавления в процессе сварки с типичными частотами до 300 Гц, используемыми в большинстве приложений. Мощность обработки коммерческих сварочных головок с колебанием луча теперь доступна до 12 кВт.
РИСУНОК 1. Примеры форм колебаний из имеющихся в продаже сварочных головок с независимой регулируемой амплитудой и частотой до 300 Гц.
Стабильность расплава канала проплавления является критическим фактором, когда лазерная сварка затрудняет использование материалов с высокой отражающей способностью, таких как медь и алюминий. Это отчасти объясняется тенденцией к разбрызгиванию и, в случае некоторых алюминиевых сплавов, демонстрирует высокий уровень пористости из-за вязкости и поверхностного натяжения расплава, что делает эти материалы трудными для сварки с использованием более традиционных методов лазерной сварки. Недавние исследования 2 показали уменьшение или устранение этих проблем методом лучевого колебания, включая недавнее систематическое исследование как с использованием, так и без присадочной проволоки на автомобильных алюминиевых сплавах [2].
В целом, метод колебаний позволяет лучше регулировать температуру детали, поскольку луч проходит несколько раз в любой точке сварного шва. Градиент роста температуры и скорости охлаждения медленнее, чем при традиционной лазерной сварке, что помогает устранить дефекты и управлять брызгами. Кроме того, этот метод сварки совместим с типичными сварочными аксессуарами, такими как вспомогательные газовые порты и коаксиальные сопла, которые обеспечивают подавление плазмы и могут помочь контролировать разбрызгивание, которые не могут быть легко совместимы с сканирующими головами, используемыми при дистанционной сварке.
В дополнение к стабилизации расплава канала проплавления и уменьшению пористости в последующем шве метод качания луча оказался ценным для облегчения требований к подгонке деталей для лазерной сварки, как указано в ТАБЛИЦЕ. Используя одну из программируемых фигур (знак бесконечности в этом случае) и оптимизируя амплитуду и частоту колебаний, видно увеличение допустимого зазора шва 3X, которое достигается при обычной лазерной сварке.
ТАБЛИЦА. Краткое описание сварки вобуляционной головкой с колебаниями в окне процесса для зазора шва и смещения, где коэффициент 2-3 увеличения обоих параметров процесса может быть достигнут по сравнению с обычной лазерной сваркой.
Примеры реализации лазерной сварки
Пример качества сварного шва и его однородности, достигаемого с помощью головки с колебаниями, показан на фиг. 2 для сварки алюминия 6061-T6, качество шва, которое было бы невозможно при обычной лазерной сварке. Метод может устранить пост-обработку сварного шва для достижения косметической отделки конечной детали.
РИСУНОК 2. Примеры алюминиевых сварных швов 6061-T6 с использованием метода лучевых колебаний.
При дальнейших проверках уменьшение пористости, связанное с техникой колебаний луча, очевидно (рис. 3), где поперечное сечение сравнивается с обычной лазерной сваркой на алюминии 6061, показывая отсутствие пор при использовании процесса сварки головкой с колебаниями. Сообщалось об аналогичных улучшениях пористости [2, 4] с использованием техники колебаний с объяснением смешением ванны расплава во время вращения канала проплавления, что происходит при процессе колебаний луча.
РИСУНОК 4. Сварка разнородных металлов, таких как нержавеющая сталь и медь (а), обеспечивается техникой колебаний для управления зоной взаимопроникновения (интерметаллической областью между двумя материалами) (б).
Лазерная сварка разнородных металлов является еще одной сложной технологической областью, где технология головки с колебаниями обладает значительным потенциалом, таким как сварка нержавеющей стали и меди (РИС. 4а). Плавление и затвердевание интерметаллического слоя можно контролировать с помощью технологии колебаний, чтобы значительно улучшить качество сварки между двумя разнородными металлами, как показано на EDS-изображении на фиг. 4b. В этом сварном шве мы использовали образец кругового колебания, показанный в ТАБЛИЦЕ.
Головка с колебаниями для сварки меди
Некоторые из проблем, связанных со сваркой меди с использованием лазеров, работающих на 1 мкм, хорошо известны и описаны ранее [1]. В этом исследовании мы использовали одномодовый волоконный лазер и небольшой размер пятна, чтобы увеличить плотность мощности на заготовке и помочь стабилизировать расплав в канале проплавления. Это было подробно изучено при микросварке тонких фольг [5], но эти особенности применимы к сварке головкой с колебаниями, где мы используем небольшое пятно и более эффективную сварку с каналом проплавления . По нашему опыту, линейные скорости и общий ввод тепла (мощность от лазера) часто сравнимы с традиционной лазерной сваркой. Как правило, при более низких скоростях взаимодействие лазера с материалом более неустойчивое с явным выбросом брызг из канала проплавлениясвязано с высокой отражательной способностью меди и низкой вязкостью и поверхностным натяжением материала. Тенденция на более высоких скоростях — стабильный сварной шов, обеспечиваемый высокой текучестью и небольшим размером пятна от одномодового волоконного лазера. Однако это происходит за счет уменьшения глубины проплавления окончательного шва.
Технология колебаний — это полезный инструмент для преодоления этих проблем (рис. 5 и 6). Используя амплитудную функцию колебаний, верхняя ширина шва может быть систематически увеличена, а функция частоты колебаний используется для стабилизации канала проплавления. Результаты были получены с использованием одномодового волоконного лазера с одинаковой мощностью, а линейная скорость сварки и мощность лазера поддерживались во всем диапазоне параметров.
РИСУНОК 5. Использование одномодового волоконного лазера с независимым управлением функциями амплитудной и частотной регулировки колебаний позволяет использовать сварные швы на меди.
Технология головки с колебаниями полностью совместима с многомодовыми волоконными лазерами, и в наших тестах [1] были продемонстрированы медные швы с использованием мощного (5 кВт) волоконного лазера, работающего вместе с головкой с колебаниями. В случае более высоких уровней мощности достигается большая глубина проплавления (до 4 мм в данном случае), и, как и в предыдущем исследовании, дополнительная гибкость процесса, связанная с технологией колебаний луча, используется для управления каналом проплавления и стабилизации расплав во время процесса.
РИСУНОК 6. Поперечные сечения сварных швов меди с использованием метода колебаний и одномодового волоконного лазера.
Алюминиево-медная сварка для промышленности аккумуляторных батарей является последней заявкой, рассмотренной в этой статье. В этом случае глубина проплавления является критическим параметром для минимизации ширины интерметаллидной прослойки (в идеале менее 10 мкм), которая может контролироваться скоростью процесса при традиционной лазерной сварке. Однако в случае использования техники головки с колебаниями у нас есть дополнительная ширина контрольного шва и проникновение через амплитудные и частотные функции на головке с колебаниями.
В нашем исследовании мы видим эффект увеличения амплитуды колебания (от 0,2 до 1,2 мм). Это достигается за счет увеличения ширины сварного шва, минимизации глубины проплавления и последующего улучшения механических свойств сварного шва между элементами алюминия и меди.
Вывод
Трудности, связанные с лазерной сваркой таких материалов, как алюминий и медь с использованием 1 мкм-лазеров, в значительной степени могут быть преодолены за счет использования мощных волоконных лазеров вместе с новейшей двумерной технологией головки с колебаниями луча для дополнительного управления пучком расплава в канале проплавления во время процесса сварки. В свою очередь, это, как показано, помогает устранить пористость и разбрызгивание, связанные с лазерной сваркой этих материалов с использованием традиционных методов. Дополнительные степени свободы, достигаемые за счет независимой амплитуды и частоты колебаний колебательной головки, в сочетании с высокой мощностью, доступной для волоконного лазера, обеспечивают уровень контроля, необходимый для достижения качественной лазерной сварки в сложных материалах.
Примерами, представленными здесь, являются лазерная сварка сложных материалов, таких как алюминий и медь, а также сварка разнородных материалов, включая контроль области интерметаллического смешивания с технологией колебаний. Кроме того, технология предлагает значительные преимущества в частичной адаптации благодаря увеличенной толерантности к зазору шва и смещению в исследованиях, сравнивающих головку с колебаниями с традиционными процессами лазерной сварки. В исследовании также показана пригодность метода как с одномодовыми, так и с многомодовыми мощными волоконными лазерами. Наконец, технология совместима со стандартными сварочными аксессуарами, такими как вспомогательные порты подачи газа и коаксиальные сопла.
Ссылки
[1] T. Hoult et al., «Welding solutions for challenging metals with ytterbium fiber lasers,» ICALEO 2016 presentation, San Diego, CA (Oct. 2016).
[2] G. Barbieri et al., Mater. Sci. Forum, 879, 1057–1062 (2017).
[3] O. Berend et al., «High frequency beam oscillation to increase the process stability during laser welding with high melt pool dynamics,» Proc. ICALEO, 1041, 1032 (2005).
[4] G. Barbieri et al., Procedia Eng., 109, 427–434 (2015).
[5] I. Miyamoto et al., «Precision microwelding of thin metal foil with single-mode fiber laser,» Proc. SPIE, 5063, 297–302 (2003).
Лазерный мир
В работе, на основе нелинейной модели, проанализированы особенности процесса лазерной сварки с подачей присадочной проволоки.
Результаты моделирования подтверждены экспериментальными данными.
Введение
Лазерная сварка, обладая таким отличительным свойством, как максимально высокая плотность энергии в пятне фокусировки, становиться ключевой технологией для многих инновационных проектов авиакосмической отрасли. Важное преимущество лазерного метода состоит в возможности сварки труднодоступных мест в любом пространственном положении. Нетривиальным и многообещающим достоинством является синергетический эффект, возникающий при сочетании лазерной сварки с родственными процессами в едином технологическом пространстве [1]. Для авиационной промышленности особый интерес вызывают исследования процесса сварки, выполняемого посредством излучения волоконного лазера с подачей присадочной проволоки. Это связано, во-первых, с необходимостью создавать конструкции с усиленными сварными швами, обладающими равнопрочными с основным материалом свойствами, во-вторых, высокой эффективностью применения метода локальной лазерной сварки в технологии ремонта узлов и деталей ГТД.
В последнее время на рынке появилось лазерное сварочное оборудование, оснащенное современными, высокоресурсными и малогабаритными волоконными лазерными излучателями. Лазеры на основе кварцевого волокна, легированного иттербием, способны генерировать как в непрерывном (CW), так и импульсно-периодическом (QCW) режимах. Они обладают КПД достигающим 25% и высоким качеством излучения (BPP=2,2 мм×мрад). Оптические сварочные головки для этих лазеров опционно комплектуют механизмом подачи присадочной проволоки. В этой связи, важными представляются исследования кинетики процесса лазерной сварки с дополнительной подачей присадочного материала, на примере нержавеющей стали.
Проблема
Особенность лазерной сварки с подачей присадочной проволоки состоит в сложном взаимодействии множества различных физических явлений [2]. По сути, зона лазерной сварки представляет собой неравновесную, нелинейную, открытую систему, обменивающуюся с внешней средой энергией и веществом. Процессы нагрева и охлаждения, плавления и кристаллизации, испарения и конденсации происходят с высокой скоростью в ассиметричных условиях. Между ними могут возникать как прямые, так и обратные связи. Очевидно, что при проявлении сильной положительной обратной связи процесс может содержать стадии, носящие автоколебательный или взрывной характер.
В настоящей работе предлагается, используя современные представления о поведении сложных динамических систем [3], исследовать лазерную сварку с присадочной проволокой как эволюцию самоорганизующейся неравновесной системы.
Теория
Системный анализ показывает, что кинетика процесса сварки определяется, не только режимами лазерного воздействия и свойствами свариваемого и присадочного материала, но и законами внутреннего саморазвития искомой диссипативной системы. Действительно, основными внешними параметрами процесса лазерной сварки с присадочной проволокой являются: плотность мощности лазерного излучения q; длительность лазерного воздействия τL=dL/νL; длительность действия присадка τf=df/vf. Здесь dL диаметр лазерного пятна, νL=vX+vZ скорость сварки, df диаметр присадочной проволоки, vf скорость подачи присадочной проволоки (рис. 1).
Результаты эксперимента
Экспериментальные исследования процесса лазерной наплавки с подачей присадочной проволоки выполняли с помощью сварочной головки показанной на рис. 4. Использовали волоконный QCW-лазер. Сваривали образцы из стали ЭЯ1Т толщиной 3,0 мм. В зону сварки подавали проволоку той же марки, толщиной 1,5 мм Макроструктура сварного соединения представлена на рис. 5.
Выводы
Теоретическая модель процесса лазерной сварки с присадочной проволокой, позволила описать автоколебательный характер формирования сварного шва. Для анализа хаотической стадии искомой модели в систему уравнений следует ввести дополнительную степень свободы.
Проволока для лазерной сварки
Специализированные сварочные материалы для прецизионной наплавки и микросварки с помощью лазерного оборудования или с помощью аппаратов импульсно-дуговой (микро-TIG) сварки.
Выпускаются диаметром 0.1, 0.15, 0.2, 0.25, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8 и 0.9мм, поставляются в форме прутков длиной 333мм или 1000мм, или в форме проволоки на катушках.
Для удобства использования присадочные материалы QUADA в зависимости от состава материала заранее расфасованы в разные по цвету треугольные пластиковые тубусы.
Сварочная проволока или сварочные прутки QUADA предназначены для микросварки и микронаплавки при ремонте пресс-форм, при изготовлении изделий в инструментальных, машиностроительных и приборостроительных производствах, при разработке и ремонте медицинского оборудования и инструмента, в зуботехнических лабораториях, на предприятиях электротехнической и авиационно-космической промышленности.
Производственным предприятиям, заинтересованным во внедрении новых сварочных материалов, возможно предоставление бесплатных тестовых образцов.
Присадочные материалы для ремонтных работ с последующим травлением и текстурированием:
QuFe10, QuFe10Cr, QuFe10NiMo, QuFe15, QuFe16, QuFe17, QuP20, Qu819.
Присадочные материалы для наплавки:
QuFe11, QuFe12, QuFe13, QuFe14, QuFe19, QuFe20, QuFe21, QuFe23, QuFe30, QuFe31, QuFe47, QuFe51, QuFe60, QuFe72, Qu7734.
Присадочные материалы для нержавеющих сталей и сплавов:
QuFe18, QuFe35, QuFe44, QuFe50, QuFe52, QuFe53, QuFe54, QuFe55, QuFe65, Qu4351, Qu4370, Qu4462, Qu4519, Qu4541, Qu4550, Qu4842, Qu17-4PH.
Присадочные материалы для никелевых сплавов:
QuNi22, QuNi24, QuNi25, QuNi26, QuNi27, QuNi29, QuNi36, QuNi40, QuNi41, QuNi43, QuNi71, QuNi76, QuNi77.
Присадочные материалы для алюминиевых сплавов:
QuAlX10, QuAl99.5, QuAlCu6, QuAlSi5, QuAlSi7, QuAlSi10, QuAlSi12, QuAlMg3, QuAlMg4.5Mn, QuAlMg5, QuAlMgZr.
Присадочные материалы для сплавов на основе меди:
QuCu38, QuCu80, QuCu81, QuCu82, QuCu83, QuCu84, QuCu85, QuCu87, QuCu88, QuCu89, QuBeCu25.
Присадочные материалы для титановых сплавов:
QuTi01, QuTi02, QuTi05.
Присадочные материалы для медицинских и стоматологических сплавов:
QuMed4009, QuMed4115, QuMed4122, QuMed4310, QuMed4316, QuMed4337, QuMed4430, QuMed4455, QuMed4551, QuMed4571, QuMed4576, QuCoCr.
Наиболее популярные сплавы для ремонта литьевых пресс-форм: QuFe10, QuFe13, QuFe20.
Для сварки деталей из нержавеющей стали AISI 304 подходит проволока марки QuMed4316.
Для сварки и наплавки нержавеки 12Х18Н10Т рекомендуется материал QuMed4551.
Подробный ассортимент присадочных материалов QUADA, их свойства и назначение указаны в таблице ниже, также возможно изготовление особой проволоки или прутков по специальным заказам. При заказе, пожалуйста, уточняйте возможность поставки нужного диаметра для выбранного типа и формы материала.
Японская компания TechnoCoat International с 1985г специализируется на изучении поверхностных свойств металлов и наносимых на них покрытий при наплавке и сварке, разработывает технологий и методики ремонтных и восстановительных работ, создает перспективное оборудование для нанесения металлических покрытий, отвечающее тенденциям времени и запросам рынка.
Нанесение специальных покрытий на металлы, упрочнение и наплавление - профессиональная сфера деятельности компании TechnoCoat. После создания и выпуска на рынок линейки популярных аппаратов электроискрового наплавления серии Depo логичным шагом развития для TechnoCoat стало приложение усилий своих специалистов в активно развивающееся направление лазерной сварки и наплавки. Результатом разработок и исследований снова является современное и как всегда высочайшего качества оборудование для лазерной наплавки и сварки - лазеры серии TL, доступное теперь и для российских заказчиков.
Преимущества
- Использование микроскопа для наблюдения за процессом сварки в рабочей зоне избавляет от необходимости высокой квалификации. Короткий тренинг позволит любому выполнять прецизионную наплавку.
- Под воздействием импульса точечного излучения мгновенно плавятся только наплавляемые материалы и наносятся на рабочую поверхность, так как имеет место слабое тепловое воздействие без коробления или внутренних напряжений.
- Рабочая поверхность не расплавляется, не возникает поднутрений.
- Наплавляемый материал сплавляется с рабочей поверхностью и диффундирует в нее, может формироваться прочное соединение.
- Подавая в рабочую зону защитный газ аргон во избежание окисления, возможно создать высококачественное наплавление. Не появляются раковины или пустоты.
- Возможна наплавка в узких пазах, на донных поверхности, на боковых поверхностях, на внутренних поверхностях, и на валиках внутренних углов.
- Контролем минимальной величины наплавления снижается время шлифовки и издержки.
- Не требуется предварительной или последующей термообработки, как для сварки.
- Не возникает разницы твердости при наплавлении того же материала, что и рабочая поверхность. После процедуры наплавки возможно тиснение поверхности или обработка поверхности (например хромирование).
- Возможна наплавка/сварка большинства сталей, алюминия, меди, титана, золота, и других металлов, и также возможна наплавка/сварка разнородных металлов.
Применение
- Пресс-формы и штампы
Наплавка на пресс-формы для литья пластмасс, резины, стекла, металлов, прессы и штампы. - Механические части
Наплавка износа, задиров, раковин и прочих дефектов различных механических частей. - Некачественная сварка
Наплавка для ремонта поднутрений и раковин, возникших после применения аргонной (TIG) сварки. - Прецизионные детали
Наплавка / сварка мелких частей различных электронных компонентов, датчиков, соединительных элементов. - Разнородные металлы
Наплавка / сварка разнородных металлов. - Тонколистовые металлы
Наплавка / сварка тонколистовых металлов и жести. - Медицинская область
Наплавка / сварка стоматологических изделий и медицинского оборудования. - Ювелирная отрасль
Наплавка / сварка ювелирных изделий, благородных металлов, часов, оправ очков. - Маркировка
Маркировка или наплавка изношенных оттисков и букв на пресс-формах, штампах и механических частях. - Обработка поверхности
Частичный ремонт наплавкой поверхностей с газотермическим напылением, гальванопокрытием, термодиффузионным покрытием.
Принцип действия
Импульсный YAG (Nd) лазер
Лазерный стержень: кристалл YAG (иттрий-алюминиевый гранат)
Рабочее вещество: Nd3+ (ниодим)
Длина волны: 1064нм
Лазер нормальной импульсной генерации (с контролем формы волны)на иттрий-алюминиевом гранате с неодимом.
Лазерный стержень помещен между двух зеркал, свет совершает возвратно-колебательные движения там и усиливаться, усиленный свет излучается сквозь выходное зеркало в виде лазерного луча.
С помощью лазерной сварки возможно осуществлять чистое и прочное сваривание, так как связь формируется термическим плавлением строго ограниченного участка на рабочей поверхности.
Лазерная сварка
Компания DRATEC освоила выпуск проволок сплошного сечения практически всех марок материалов диаметром 0,2 мм, 0,3 мм, 0,4 мм и 0,5 мм, которые могут применяться для лазерной сварки (DT-1.4551, DT-2.4360, DT-2.4155, DT-AlMg5, DT-Al 99.5, DT-CuSi 3, DT-2.4377, DT-2.4831, DT-AlSi 12, DT-ER Ti 2, DT-ER Ti 5).
Ограничения имеются для некоторых марки материалов по минимальному диаметру и по весу минимальной партии проволоки.
Лазерная сварка – это способ сварки плавлением, при котором в качестве источника нагрева и плавления металла используется лазерный луч, который отличается от обычного светового луча направленностью, монохроматичностью и когерентностью.
Благодаря направленности, лазерный луч позволяет концентрировать энергию на относительно малом участке. В отличие от обычного луча света, состоящего из набора различных частот электромагнитных волн, лазерный луч монохроматичен, т.е. обладает строго определенной частотой и длиной волны. Это позволяет хорошо фокусировать его различными оптическими линзами, так как угол преломления луча в линзе постоянен. Когерентность – это согласованное протекание во времени нескольких волновых процессов. Некогерентные колебания могут погасить друг друга, когерентные же колебания вызывают резонанс, который усиливает мощность излучения.
Перечисленные свойства лазерного луча позволяют достичь очень малых площадей облучения и создать на поверхности свариваемого металла плотность энергии порядка 108 Вт/см 2 , что достаточно для плавления металла, а, следовательно, и для сварки.
Для сварки обычно используются три типа лазеров: твердотельные, газовые и волоконные.
Твердотельные лазеры относительно маломощны (до 1. 2 кВт), и, поэтому обычно используются для сварки мелких деталей в элементах микроэлектроники. Например, герметизации корпусов микросхем, приварки тончайших выводов из проволок диаметром 0,01. 0,1 мм, изготовленных из золота, нихрома, тантала. Применяется также точечная сварка изделий из фольги с диаметром точки 0,5. 0,9 мм. Сварка таких мелких деталей возможна за счет высокой степени фокусировки луча и точной дозировки энергии путем регулировки длительности импульса в пределах 10-2. 10-7 с.
Более мощными являются газовые лазеры, мощность, которых значительно больше, чем твердотельных, и достигает 20 кВт, что, в принципе, позволяет сваривать металл толщиной до 20 мм.
В последние годы широкое распространение получили волоконные лазеры. Лазеры этого типа имеют достаточно высокий КПД до 35%, мощность излучения до 5 кВт, что позволяет сваривать средний диапазон толщин.
Формирование сварного соединения при лазерной сварке происходит аналогично электронно-лучевой сварке. Луч постепенно углубляется в деталь, оттесняя жидкий металл сварочной ванны на заднюю стенку кратера. Высокая степень концентрации энергии позволяет получать «кинжальное» проплавление при большой глубине и малой ширине шва, что значительно уменьшает сварочные деформации.
При лазерной сварке достигаются скорости сварки, значительно превышающие скорость дуговой сварки. Нагрев металла также происходит гораздо быстрее, что в ряде случаев положительно сказывается на структуре сварного соединения. В ряде случаев важным достоинством лазерной сварки является возможность располагать лазер на большом удалении от места сварки, транспортируя луч с помощью волоконной оптики. Это позволяет осуществлять сварку в труднодоступных местах. Возможна также сварка нескольких деталей от одного лазера расщепленным с помощью призм лучом.
Особенностями лазерной сварки является достаточно высокая сложность и стоимость оборудования. Поэтому объектом ее применения обычно являются ответственные сварные конструкции.
Читайте также: