Принципи та застосування лазерного зварювання

Лазерне зварювання зазвичай використовує безперервний лазерний промінь для з’єднання матеріалів. Його металургійний фізичний процес дуже схожий на процес електронно-променевого зварювання, тобто механізм перетворення енергії завершується через структуру «маленького отвору». Під опроміненням лазера з достатньо високою щільністю потужності матеріал випаровується та утворює маленький отвір. Цей заповнений парою маленький отвір діє як чорне тіло, поглинаючи майже всю енергію падаючого світлового променя. Тепло передається від зовнішньої стінки цієї високотемпературної порожнини, розплавляючи метал, що оточує отвір. По суті, це процес взаємодії лазера з непрозорим матеріалом. Принцип лазерного зварювання показаний на малюнку 1.

Рисунок 1. Принцип лазерного зварювання

Область застосування зварювання лазером

У нашій компанії при зварюванні рейкових транспортних засобів з нержавіючої сталі точкове зварювання компонентів бічних стінок автомобіля поступово замінюється лазерним зварюванням. Мета полягає в тому, щоб підвищити точність і ефективність роботи зварювання, збільшити швидкість роботи на 20% - 30% порівняно з поточною, і знизити вартість на 20% - 30%. Як правило, для кожного залізничного транспортного засобу потрібно від 7000 до 8000 точкових зварних швів, а оброблена поверхня після точкового зварювання потребує подальшої обробки для видалення чорноти, що займає багато часу. Лазерне зварювання покращило ці дві проблеми. Наразі лазерне зварювання може досягти вимог до зварювання стикових з’єднань, з’єднань внахлест та інших форм з’єднань листів з нержавіючої сталі в межах 2.5 мм.

Переваги лазерного зварювання полягають у високій швидкості зварювання, низькому нагріванні зварювання, невеликій зоні термічного впливу, невеликому зварювальному напрузі, невеликій деформації заготовки, і він може отримати високоякісну міцність з’єднання та більше співвідношення глибини до ширини. Крім того, можна зварювати різноманітні матеріали, такі як тугоплавкі метали та матеріали з сильною термочутливістю, також можна використовувати для зварювання неметалевих матеріалів, таких як кераміка та органічне скло; він має гарний доступ, і промінь може досягати положення, де загальний метод зварювання не може зварювати за допомогою відбивного дзеркала, особливо підходить для мікродеталей і лазерного зварювання на великій відстані. Він не потребує прямого контакту з зону зварювання та може проходити крізь прозоре середовище для зварювання заготовок усередині герметичних контейнерів, наприклад, для зварювання високотоксичних матеріалів, таких як сплав берилію, усередині скляних контейнерів.