Проще говоря, лазерная сварка — это процесс, в котором лазеры используются для плавления материала на поверхности заготовки, что позволяет соединить ее с другой заготовкой, изготовленной из того же материала. Лазерная сварка обычно выполняется для металлов или термопластов. Для сварки также использовались различные типы лазеров, причем в более старых приложениях в настоящее время широко используются твердотельные (например, Nd: YAG) или газовые лазеры (например, CO2-лазеры).
Если вам необходима лазерная резка, смотрите информацию на http://laser-form.ru/product/lazernaya-rezka/.
Лазер — это просто высококонцентрированный луч света, который выдает огромное количество энергии. Высокая плотность мощности лазеров позволяет им плавить материал заготовки контролируемым образом. Подвергая материал воздействию мощного лазерного луча, молекулы на его поверхности получают достаточно энергии, чтобы возбудиться и получить более жидкие свойства.
Когда возбужденные молекулы одного и того же материала входят в контакт и одновременно переходят в более низкие состояния возбуждения, они превращаются в твердые тела и образуют связь на молекулярном уровне.
Лазерная сварка (как и другие лазерные технологии) использовалась почти исключительно в лабораториях и исследовательских институтах до конца 1990-х годов. В это время концепция аддитивного производства, в частности 3D-печать, стала набирать популярность.
Хотя технология 3D-печати с использованием пластиковых смол или нитей уже была разработана, было не так много жизнеспособных способов применить эквивалентный процесс к металлам. Затем появилась лазерная сварка, позволяющая быстро и с высокой степенью автоматизации соединять порошковый металл в качестве сырья. Популярность 3D-печати также дала толчок лазерной сварке, предоставив этой ранее экспериментальной технологии нишу в современном производственном мире.
Плюсы и минусы лазерной сварки
Рассматривая преимущества и недостатки технологии лазерной сварки, целесообразнее сравнить ее с традиционными методами сварки — с использованием газового пламени или электрической дуги. В конце концов, эти классические методы сварки до сих пор наиболее распространены и, вероятно, являются объектами, с которыми придется столкнуться лазерной сварке.
ЗА:
Идеально для автоматизации
Первое, что делает переход на лазерную сварку стоящим, — это то, что она идеально сочетается с автоматизированным производственным процессом. Хотя лазерная сварка приобрела популярность в 3D-печати, теперь она также стала полезной для автоматизированных версий более традиционных сварочных приложений.
Автоматизация процесса сварки дает производителю множество преимуществ. Это снижает потребность в ручных операциях, что приводит к получению продуктов с большей точностью и более стабильным качеством. Автоматизированные системы также намного быстрее, чем работу сварщиков, что имеет решающее значение для крупных производств.
Совместимость с широким спектром материалов
При традиционной сварке с использованием пламени или электрической дуги переход от одного материала к другому включает изменение температуры пламени и интенсивности электрической дуги. Лазеры работают во многом одинаково, поскольку их интенсивность можно регулировать, чтобы они подходили для различных материалов. Основное преимущество лазеров в этом контексте заключается в том, что они могут иметь предварительно установленные параметры для различных материалов, что значительно упрощает переключение.
Высокая плотность мощности лазеров позволяет им сваривать материалы, которые были бы затруднительны для других методов сварки. Список материалов, которые можно сваривать лазером, велик и включает сверхпрочные металлы, такие как титан и углеродистая сталь. Что касается абсолютной плотности мощности, единственной технологией, которая может быть дополнена лазерной сваркой, является электронно-лучевая сварка.
Очень высокая скорость нагрева
Еще одним преимуществом высокой плотности мощности лазера является то, что он плавит материал намного быстрее, чем пламя или электрическая дуга. Это позволяет повысить скорость сварки и создать более прочные сварные швы. Глубину проплавления при лазерной сварке можно контролировать, регулируя мощность, подаваемую на лазер. Для очень тонких материалов вместо этого можно использовать импульсы лазера, чтобы предотвратить повреждение как материала, так и машины.
Можно сваривать стыки сложной геометрии
Уникальной особенностью лазерной сварки является то, что она может работать на расстоянии. Наконечник лазера не должен находиться близко к материалу, чтобы передавать мощность, необходимую для сварки. Это дает больше возможностей для манипуляций с заготовкой, делая возможной сварку соединений сложной геометрии.
Повышенная безопасность
Машины для лазерной сварки обычно полностью автоматизированы и имеют закрытые рабочие пространства. Это означает, что персонал больше не должен подвергаться воздействию высоких температур и твердых частиц, образующихся во время сварки. Даже с учетом этого достоинства лазерный сварочный аппарат уже является выгодным вложением средств. Следует рассмотреть любую технологию, которая повышает безопасность на рабочем месте и защищает персонал от ненужных опасностей.
МИНУСЫ:
Металлы могут треснуть из-за быстрого охлаждения
Все, что быстро нагревается, также быстро остывает. То же самое и при лазерной сварке. Локальная подача мощности через лазеры означает, что стыки свариваются довольно быстро. Однако это также означает, что тепло в стыках так же быстро рассеивается через материал.
Это вызывает огромное тепловое напряжение, с которым не все материалы могут справиться, не повредившись. Углеродистая сталь — классический пример металла, который имеет тенденцию становиться хрупким и трескаться при слишком быстром охлаждении.
Высокие требования к капиталу
Это, вероятно, самое большое препятствие, которое стоит между этой технологией и более широким распространением — лазерные сварочные аппараты дороги. Это еще более бросается в глаза по сравнению со старыми методами сварки, в которых используется газовое пламя или электрическая дуга.
Сварка часто рассматривается как работа рабочего, требующая квалифицированного сварщика, но не обязательно дорогого оборудования. Лазерная сварка полностью меняет эту точку зрения — оборудование дорогое, и для его эксплуатации не требуется больших навыков.