Лазерная сварка: виды, преимущества и применение

Подписываясь, вы соглашаетесь с нашими Условиями использования и политикой. Вы можете отказаться от подписки в любое время.

Лазерная сварка (усиление света путем стимулированного излучения) является одним из наиболее технически совершенных видов сварки. Его применение охватывает самые разные отрасли: от аэрокосмической промышленности до производства ювелирных изделий.

Однако существует несколько типов сварки, которые использовались задолго до лазерной сварки, поэтому возникает вопрос: зачем нам нужны лазерные технологии, когда у нас есть другие альтернативы?

Мы углубимся в это после краткого описания возникновения технологии. Именно Эйнштейн предсказал вынужденное излучение, которое является основным принципом работы лазера.

СВЯЗАННЫЕ С: УЛЬТРАЗВУКОВАЯ СВАРКА: ПЕРСПЕКТИВНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ДЛЯ СВАРКИ ПЛАСТМАСС И МЕТАЛЛОВ

Однако только в 1967 году мы впервые использовали лазер для сварки и резки. В экспериментах 1967 года использовался лазер с кислородом и концентрированным лучом CO2-лазера.

Проект возглавил доктор Питер Хоулдкрофт. Эксперимент и его детали были объяснены в статье под названием «Газоструйная лазерная резка» А.Б.Дж. Салливана и П.Т. Хоулдкрофта.

Лазерная резка легла в основу лазерной сварки, поскольку она предполагает плавление металла без его прокалывания.

В лазерной сварке используется высококонцентрированный луч света в очень крошечном месте, так что область под лазерным лучом поглощает свет и становится очень энергичной. Когда используются мощные лазерные лучи, электроны в этой области возбуждаются до такой степени, что материал плавится в результате разрыва атомами связей друг с другом.

Лазерную сварку также можно использовать для соединения пластмасс.

В результате плавления двух материалов в местах их швов они образуют соединение. Удивительно, как свет может быть достаточно мощным, чтобы металлизировать металлы за миллисекунды. Чтобы получить такие мощные лазерные лучи, в лазерном сварочном аппарате используются несколько частей, которые направляют и усиливают лазер.

Газовые лазеры, твердотельные лазеры и волоконные лазеры — три наиболее распространенных лазера, используемых в аппаратах лазерной сварки.

Обычно лазерный луч подается на аппарат лазерной сварки по оптоволокну. Существуют машины для сварки одиночных волокон и машины для сварки нескольких волокон. В машинах для сварки нескольких волокон к каждому волокну подключен лазер, с каждым волокном сила лазера увеличивается.

Чтобы сконцентрировать луч в точке перед тем, как он покинет станок, часто используется коллиматорная линза в сочетании с фокусирующей линзой.

Четыре основных сварных соединения можно использовать с помощью лазерной сварки:

Если вы занимались лазерной сваркой, вы, возможно, заметили постоянного спутника лазерного сопла — еще одно сопло, подающее газ, который называется технологическим газом или режущим газом.

По сути, это поток газа, чаще всего CO2, который также направляется к месту сварки с целью предотвратить контакт поверхности сварного шва с атмосферой.

Без использования режущего газа существует только два варианта сварочной атмосферы: либо обычная атмосфера, либо вакуум. Лазерная сварка в вакууме, безусловно, возможна, но маловероятна из-за ее высокой стоимости и необходимости специальной установки.

В обычной атмосфере лазерная сварка без обработки газом может привести к неблагоприятным последствиям. Поскольку концентрация азота в воздухе очень высока, он может смешиваться с расплавленным металлом и вызывать образование пустот или отверстий внутри сварного шва. Подобные явления могут привести к сбоям в сварке.

Такие факторы, как влажность воздуха, могут вызвать выделение водорода при сварке. Диффузия водорода в металл также приводит к непрочности сварных соединений. Следовательно, лазерная сварка в нормальной атмосфере без защиты вообще не рассматривается.

Сварочные аппараты оснащены насадкой для резки газа, которая подает газ на поверхность сварного шва, гарантируя, что в сварной шов не попадут никакие примеси.

Лазерную сварку можно выполнять двумя способами: теплопроводной сваркой и сваркой с замочной скважиной.