Лазерная сварка — сварка с использованием лазера в качестве энергетического источника.
Лазерная сварка применяется для сварки радиоэлектронике и электронной технике, она позволяет материалы с толщинами от нескольких микрометров до десятков миллиметров.
История
Лазерная сварка появилась после изобретения Н. Г. Басовым, А. М. Прохоровым, Х. Таунсом в 60-е годы XX века лазеров, созданием мощных лазерных установок непрерывного и импульсного действия.
К 2019 г. разработан метод сварки стекла с металлом, при помощи пикосекундного лазера.[1]
Принцип работы
Сущность лазерного процесса сварки состоит в следующем: лазерное излучение направляется в фокусирующую систему, где фокусируется в пучок меньшего сечения и попадает на свариваемые детали, где частично отражается, частично проникает внутрь материала, где поглощается, нагревает и расплавляет металл, формируя сварной шов.
Достоинство лазерного излучения — высокая концентрация энергии: лазерная сварка проводится на плотностях мощности лазерного излучения Е=106 — 107 Вт/см2, что позволяет сваривать разные материалы с толщинами от нескольких микрометров до десятков миллиметров. При сварке изделий малых толщин от 0,05 до 1,0 мм сварка проходит с расфокусировкой лазерного луча.
Лазерную сварку производят сквозным и частичным проплавлением в любом пространственном положении. Сварка проводится непрерывным или импульсным излучением. При импульсном лазерном излучении сварной шов образуется сварными точками, их перекрытием на 30—90 %.
Лазерная сварка разделяется на три вида: микросварка (толщина или глубина проплавления до 100 мкм), мини-сварка (глубина проплавления от 0,1 до 1 мм) и макросварка (глубина проплавления более 1 мм).
Современные сварочные установки с твердотельными лазерами проводят шовную сварку со скоростью до 5 мм/с с частотой импульсов около 20 Гц. Сварку проводят с использованием присадочных материалов (проволока диаметром около 1,5 мм, лента или порошок); присадка увеличивает сечение сварного шва.
Преимущества
- возможность сварки высокоточных конструкций;
- сварка без правок или механической обработки;
- высокая скорость сварки и производительность работ (стальной лист толщиной 20 мм электрической дугой сваривают со скоростью 15 м/ч за 5 - 8 проходов, при сварке непрерывным лазерным лучом лист сваривается со скоростью 100 м/ч за 1);
- высокая экологическая безопасность по сравнению с традиционной сваркой;
- минимальные температурные поводки и коробление металла (в сравнении с другими методами);
- хороший внешний вид, что важно, например, при сварке автомобильных кузовов.
Недостатки
- высокая стоимость лазерных установок;
- низкий КПД (0,01—15,0 %).
Оборудование
В состав оборудования для лазерной сварки входит лазер, системы фокусировки излучения, газовой защиты изделия, перемещения луча и изделия.
В сварке используют твердотельные и газовые лазеры. Твердотельные лазеры выполняют на основе рубина, стекла с присадкой ионов неодима, алюмоиттриевого граната (АИГ) с неодимом, а также на базе иттербиевого волокна. Газовые лазеры - в качестве рабочего тела используют смесь СO2, N2 и Не.
Российская промышленность выпускает лазерные установки LRS-100-500 HTS-200-500 ЛГТ-2.01, ТЛ-5М, МУЛ-1, ЛТА4-1, ЛТА4-2, установки серии ALFA и ALFA-AUTO[2]. Установки позволяют проводить полуавтоматическую сварку в импульсном режиме с микропроцессорным управлением.
Литература
Техническая литература:
- Николаев Г. А. Сварка в машиностроении: Справочник в 4-х т. — М.: Машиностроение, 1978 (1-4 т).
- Блащук, В. Е. Металл и сварка: учебное пособие / В.Е. Блащук ; 3-е изд., перераб. и доп. - Москва : Стройиздат, 2006. - 144с.
- Малащенко А. А. Лазерная сварка металлов. М.: Машиностроение, 1984, 47 с.
- Григорьянц А. Г. Лазерная сварка металлов. М.: "Высшая школа", 1988. — 207 с
Примечания
Wikiwand in your browser!
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.
