Сварка по существу означает соединение деталей путем нагрева их границ таким образом, чтобы они плавились (или, по крайней мере, становились мягкими), а последующее затвердевание приводит к плавлению – образованию стабильного соединения (шва). В отличие от лазерной пайки, так называемая температура солидуса соединенных поверхностей превышена на некоторую величину. Во многих случаях дополнительный наполнитель не применяется. Поэтому свариваемые детали должны быть плотно прилегать друг к другу. Однако существуют также сварочные процессы с использованием дополнительного присадочного материала, например, в виде порошка или проволоки. Такой присадочный материал позволяет работать с несколько более широким начальным зазором и, возможно, с менее точной подготовкой заготовок.
В случае лазерной сварки (= лазерная сварка лучом) нагрев осуществляется путем поглощения лазерного света, который попадает на рабочее место в виде лазерного луча. Часто лазерное излучение (обычно инфракрасный свет) является непрерывным при медленном перемещении луча или заготовки, но иногда используются лазерные импульсы.
Лазерная сварка является одним из наиболее важных методов промышленной лазерной обработки материалов. Его можно применять к различным металлам, хотя не все технологически важные металлы хорошо подходят для сварки; некоторые материалы имеют тенденцию образовывать швы низкого качества, которые трудно улучшить даже при оптимизированных процессах.
Процессы лазерной сварки также могут применяться к различным другим материалам, таким как полимеры, в основном термопласты.
Возможны различные геометрии сварки с определенными преимуществами и недостатками, например, с точки зрения усилий по подготовке, доступности и достигнутой механической стабильности. Например, можно просто соединить металлические детали лицом к лицу или, альтернативно, с некоторым перекрытием, после изгиба граней или под углом 90°. В других ситуациях сварка применяется к цилиндрическим деталям с замкнутым швом.
Лазерная сварка часто сочетается с другими лазерными процессами, такими как лазерная резка и лазерная маркировка.
В то время как сварка обычно является просто методом соединения, существуют также аддитивные методы, называемые сваркой наращивания или лазерной облицовкой. Подробнее см. Статью о лазерной оболочке. Подробное описание технологии лазерной сварки только на нашем специализированном сайте.
Применение лазерной сварки
Лазерная сварка очень широко применяется в современном промышленном производстве, особенно в больших установках. Некоторые примеры:
- Она стала очень важной в изготовлении автомобиля, были различные виды сталей, алюминиевых смесей и других частей металла нужно соединить, и различные геометрии заварки могут произойти.
- Металлические трубы изготавливаются путем гибки листов и соединения концов вместе с линейным сварным швом. Хотя это в основном делается традиционными методами, лазеры применяются, например, там, где требуется особенно высокое качество.
- Широкий спектр промышленных инструментов, предметов домашнего обихода и т. Д. Необходимо изготовить с помощью методов сварки.
В различных областях применения альтернативные сварочные процессы были бы недоступны. Например, лазерные процессы позволяют соединять довольно разнородные материалы и реализовывать необычные геометрии.
Преимущества лазерной сварки
Типичные преимущества лазерной сварки (по сравнению с традиционными методами сварки) заключаются в следующем:
- Один получает чистые и узкие швы, так что высококачественные результаты получаются с меньшей последующей обработкой.
- Зона теплового воздействия может быть существенно уже.
- Возможны высокие соотношения сторон (отношение глубины к ширине).
- Лазерная сварка может быть применена, например, к сложным случаям со сложными контурами или сочетанием различных материалов.
- Лазерная сварка хорошо подходит для интеграции в высокоавтоматизированное производственное оборудование.
Технические детали
Основной принцип
В основном, процесс лазерной сварки работает таким образом, что две соединяемые части размещаются в непосредственной близости (с узким зазором между ними, а иногда и вообще без зазора), а затем нагревает зону контакта лазерным лучом в течение короткого времени. Это вызывает плавление материала, и расплав заполняет зазор; позже он затвердевает и образует соединение (шов). В большинстве случаев луч начинается с одного конца и медленно движется вдоль всего интерфейса, так что образуется непрерывный шов. В некоторых других случаях соединения генерируются только в определенных точках (точечная сварка).