Технологические особенности лазерной сварки

Лазерная сварка представляет собой процесс получения неразъемных соединений под воздействием излучения с высокой плотностью мощности. Она относится к термическим способам обработки материалов и стоит в одной группе с электронно-лучевой, плазменной и дуговой, занимая особое место и отличаясь спецификой воздействия на материал.

Лазер обеспечивает возможность выполнения двух видов сварки – точечной и шовной, при этом обеспечивается широкий диапазон изменения режимов и плотности мощности вводимой энергии (от 10³ до 10⁷ Вт/см²), позволяющий эффективно сваривать материалы толщинами от единиц микрон до десятков миллиметров. Точечная сварка обычно проводится с помощью импульсного излучения. Шовную сварку можно выполнить как импульсным излучением, при последовательном наложении зон лазерного воздействия с перекрытием, так и с помощью непрерывного излучения.

К импульсной лазерной сварке проявляется большой интерес со стороны различных отраслей промышленности за счет целого ряда преимуществ позволяющего эффективно заменять дуговую с неплавящимся электродом, контактную, электронно-лучевую и др. без принципиального изменения конструкции детали.

При сварке образуется очень малая зона термического влияния, т.е. практически не наблюдается изменение свойств материала. Ширина получаемого шва до 2-5 раз меньше.
Локальность воздействия и незначительное тепловое влияние на металл «околошовной зоны», как следствие минимальная деформация свариваемых деталей. В отдельных случаях деформация может быть уменьшена до 10 раз.
При лазерной сварке обеспечивается высокая точность позиционирования луча лазера на стык свариваемых деталей, за счет использования оптических систем наблюдения.
При работе в импульсном режиме обеспечивается возможность непосредственного наблюдения за процессом сварки без эффекта ослепления.
Возможна сварка материалов с резко различающимися физическими свойствами, а так же магнитных сплавов.
Малый диаметр зоны воздействие в сочетании с большой плотностью мощности позволяет формировать глубокую и узкую область проплавления «кинжальной» формы.
В отличие от электронно-лучевой лазерная сварка не требует наличия вакуумных камер или камер с контролируемой атмосферой. Это позволяет сваривать крупногабаритные изделия и снижает время на подготовку, сокращая производственные затраты. При лазерной сварке отсутствует вредное рентгеновское излучение.
Лазерная сварка отличается гибкостью, процесс легко переналаживается на обработку других материалов и деталей (отсутствует необходимость в специальных электродах, флюсах и других дополнительных материалах)
Возможность сварки в труднодоступных местах вследствие бесконтактности воздействия (сварка на расстоянии), например в углублениях гофрированных конструкций, внутренних полостях и тп. Проведение обработки через прозрачные материалы (например, через иллюминатор камеры с контролируемой атмосферой).
Стерильность технологического процесса и исключение попадания инородных материалов.
Высокая скорость процесса, уменьшает зону термического влияния и снижает вероятность разупрочнения материала, трещинообразования, снижения коррозийной стойкости и т.п.
Производительность во много раз выше.

В совокупности все эти преимущества, в ряде случаев, делают лазерную сварку экономически более выгодной, несмотря на высокую стоимость оборудования. При этом лазерная сварка позволяет расширить ассортимент деталей вместе с увеличением качества и скорости производства.

Вам также могут быть интересны эти темы

Создание цифровых двойников процессов лазерной обработки

На сегодняшний день технологии как лазерной, так и других видов обработки требуют точной настройки оборудования и получения целевых значений при технологических операциях на оборудовании – это зачастую требует сложных вычислений, особенно при обработке концентрированными потоками энергии, так как уравнения, которыми описываются эти процессы являются дифференциальными в частных производных, а аналитического решения у них зачастую нет, а аналитические решения из учебников в результате оказываются слишком далеки от реальных значений.

Лазерные гибридные технологии: порошково-проволочная наплавка, лазерно-дуговая сварка и смежные технологии

Современное машиностроение предъявляет к технологиям соединения и поверхностной обработки материалов противоречивые требования: одновременно нужны высокая производительность, минимальные термические деформации, экономия материалов и энергии, а также высокое качество структуры получаемого металла. Ни один из классических процессов — ни дуговая сварка, ни традиционная наплавка, ни, наконец, чистая лазерная обработка — не способен удовлетворить всем этим требованиям одновременно. Именно это противоречие и породило целое семейство гибридных лазерных технологий.

Виды лазерной обработки режущих инструментов

Современное машиностроение предъявляет всё более высокие требования к качеству, стойкости и долговечности режущих инструментов. Повышение производительности обработки, расширение номенклатуры обрабатываемых материалов, включая жаропрочные и титановые сплавы, композиты и закалённые стали, делают традиционные методы упрочнения недостаточными. В этих условиях лазерные технологии обработки выходят на передний план как одно из наиболее перспективных направлений повышения эксплуатационных характеристик инструмента.