лазерно заваряване
Лазерното заваряване е технологичен процес за получаване на постоянна връзка на части от продукт чрез локално топене на метали чрез нагряване на съседни повърхности.
Източникът на нагряване на метала е лазерното лъчение. Когато лазерен лъч удари метал, енергията на лъчението се абсорбира, металът се нагрява и се стопява. В резултат на това разтопяване и последваща кристализация се образува здрава връзка, която се нарича заварка. Такава адхезия се основава на междуатомно взаимодействие в метала.
По този начин лазерното заваряване принадлежи към методите за заваряване чрез стопяване.
Като всеки технологичен процес, лазерното заваряване има своите предимства и недостатъци. Основните предимства на лазерното заваряване включват: локализирана обработка на материала, висока производителност, технологична гъвкавост и удобство.
Местоположение на обработката на материала
Локализираната обработка е основното предимство на лазерното заваряване. Лазерният лъч може да се фокусира в петно с диаметър до 0,1 mm. В такова малко място може да се концентрира висока енергия за много кратък период от време. С други думи, при висока плътност на мощността на излъчване и кратко време на облъчване, металът се нагрява само в зоната на лазерно излъчване. Това значително намалява обема на заваръчната вана (мястото, където металът се топи при нагряване), което дава възможност да се правят заварки и точки с много по-малък размер (ширина на шева или диаметър на точката), но с по-голяма дълбочина на проникване, отколкото при други технологии за заваряване на метали (дъгово и съпротивително заваряване).
В допълнение, малкият обем на заваръчната вана, малката ширина на заваръчния шев и относително голямата дълбочина на заваръчния шев, както и тежкият термичен цикъл свисоките скорости на нагряване и охлаждане позволяват да се намали зоната на топлинно въздействие по време на лазерно заваряване и следователно да се намали деформацията на частите като цяло и да се намали ефектът от фазовите и структурни трансформации в зоната на топлинно въздействие, което води до омекване на материала, напукване и др.
Също така, малкият обем на заваръчната вана и формата на заваръчния шев, специфична за лазерното заваряване, подобряват условията за кристализация на разтопения метал и съответно подобряват здравината на заваръчните съединения.
По този начин предимството на лазерното заваряване в района на обработка на материала позволява:
- проектиране на по-малки части, разширяване на гамата от заварени части, като се има предвид изключително малкият заваръчен шев при лазерно заваряване;
- дръжте миниатюрни части;
- опростете инструменталната екипировка и технологията за заваряване на някои части;
- извършвайте заваряване на труднодостъпни места, например във вдлъбнатини на гофрирани конструкции и др.;
- пестете метали, заваръчни материали;
- лазерното заваряване практически премахва необходимостта от обработка на заваръчния шев.
Висока производителност
Производителността на процеса на заваряване се определя от скоростта на неговото изпълнение. Лазерното заваряване ви позволява да увеличите скоростта на заваряване с 10-15 пъти в сравнение с традиционните методи за заваряване чрез стопяване (например електродъгово заваряване).Така лазерното заваряване с непрекъснато лъчение може да се извърши при скорости до 10 m/min. Времето за получаване на една точка при импулсно лазерно заваряване може да бъде 10 -2 - 10 -3 s, което е с порядък по-бързо, отколкото например при електросъпротивително заваряване.
Технологична гъвкавост и удобство
Технологията за лазерно заваряване е гъвкава и лесна за използване.
първо,оборудването за лазерно заваряване е лесно за автоматизиране и роботизиране. Лазерното заваряване може да се извършва в различни пространствени позиции. Заваряването е възможно както с движение на детайла под лазерния лъч, така и с движение на лазерния лъч (лазерна заваръчна глава) над и около неподвижен детайл. Възможността за предаване на лазерно лъчение през световод (кварцови влакна, Nd:YAG лазери, влакнести лазери) ви позволява да създавате по-компактни заваръчни глави, да доставяте лъчение на труднодостъпни места и да увеличите пространството за движение на заваръчната глава. Като цяло лазерното оборудване е по-компактно от оборудването, базирано на традиционните методи за заваряване.
На второ място, за осъществяването на лазерно заваряване не е необходимо наличието на вакуумни камери или камери с контролирана атмосфера, каквито са необходими например при електронно-лъчево заваряване, което до голяма степен може да измести лазерното заваряване. Липсата на такива камери премахва ограничението за размера на заваряваните части.
Трето, лазерното заваряване може да се извършва не само в труднодостъпни места, но и чрез прозрачни среди в затворени обеми, което е свързано със спецификата на лазерното излъчване.
Четвърто, лазерното лъчение дава възможност за обработка на метали, които са трудни за обработка чрез конвенционални методи за заваряване. Например феромагнитните стомани са трудни за заваряване с електронен лъч поради отклонението на електронния лъч от магнитното поле от кръстовището на частите, които трябва да бъдат съединени.
Пето, можем да говорим за чистотата на процеса на лазерно заваряване. Например липсата на електрод, разположен близо до повърхността на заваряваните части и повърхността на заваръчния шев, предотвратява навлизането на чужди материали в него, което се случва по време на електродъгово заваряване.
Говорейки за недостатъците на лазерната технологиязаваряване, могат да се разграничат следните точки.
Цената на оборудването за лазерно заваряване и технологично оборудване
Лазерната заваръчна машина е сложно устройство, състоящо се от няколко технически системи (лазер, оптична система, система за движение и др.). Независимо от нивото на развитие на технологиите, цената му значително ще надвиши цената на оборудването, базирано на традиционните методи за заваряване.
Ниска енергийна ефективност на лазерното заваряване
Ефективността на лазерните системи за заваряване, поради техническите характеристики на лазерите, рядко надвишава 10%.
Трудност при поддръжката на оборудването
Както бе споменато по-горе, лазерът е сложно устройство, поддръжката му изисква високо ниво на техническа подготовка на персонала.
При написването на статията са използвани следните материали: 1. Григорянц А.Г., Шиганов И.Н., Мисюров А.И. Технологични процеси на лазерна обработка: Учеб. ръководство за ВУЗ / ред. А.Г. Григорянц. - М .: Издателство на MSTU на името на N.E. Бауман, 2006 2. Айхлер Ю., Айхлер Г.И. Лазери. Изпълнение, управление, приложение Москва: Техносфера, 2012