Лазерне зварювання

Робота з металами надихає та захоплює. Зварювальники перетворюють метали на вироби та форми, які вони собі уявляють. У проміжках між нагріванням та іскрами зварювальники практикуються та невтомно працюють над набуттям навичок під керівництвом та за допомогою професіоналів у цій галузі.

Зварювання – це процес виготовлення, який вимагає нагрівання для з’єднання двох або декількох окремих частин. Наразі професіонали використовують лазерне зварювання, традиційне дугове зварювання та точкове зварювання. Усі різновиди процесів мають унікальні та особливі характеристики, які роблять їх придатними для різних випадків. Наприклад, традиційне зварювання може забезпечити менш точне прилягання заготовки. Тоді як лазерне зварювання пропонує низький ризик деформації (термічної) і більшу швидкість обробки.

У цій статті ви дізнаєтеся все про лазерні зварювальні апарати, їх застосування та технології зварювання.

Що таке лазерне зварювання?

Лазерне точкове або лазерне зварювання – це тип безконтактного процесу, який використовує лазер для створення зварних точок для з’єднання або приєднання металів. Лазер фокусується на підкладці, поглинає світло, а потім плавить метал. Цей рідкий метал тече і застигає, а потім утворює невелику зварювальну пляму. Весь цей процес відбувається протягом мілісекунд. Якщо клієнту потрібна висока швидкість обробки, багатошарові з’єднання або зварювання складної геометрії, лазерне зварювання запропонує широкий спектр застосувань і унікальних рішень. Залежно від товщини матеріалу та необхідної міцності з’єднання, воно може бути повністю повторюваним.

Як працює волоконне лазерне зварювання?

Лазерне зварювання – це завжди автоматизований процес. Оптичні волокна (волоконне лазерне зварювання) передають промені від діодних, YAG, дискових лазерів і оптоволокна. Ним легко і дистанційно маніпулюють за допомогою роботизованих багатоосьових систем доставки, що забезпечує геометричну гнучкість виробничого процесу.
Які переваги має лазерне зварювання?

Переваги або вигоди пов’язані з феноменом створення замкового отвору за допомогою лазерного зварювання. Замкова щілина дозволяє вводити тепло по всій товщині матеріалів, а не тільки через верхню поверхню.

Основні переваги перераховані нижче:

Вузькі та глибокі шви.

Лазерне зварювання дозволяє виконувати шви з високим співвідношенням сторін (вузька ширина до великої глибини). Тому лазерне зварювання дозволяє створювати з’єднання, які не підходять для інших зварювальних процедур (обмежена провідність).

Гнучкість і швидкість.

Лазерне зварювання – одна з найшвидших технологій. Зварювання матеріалів тонкого перерізу (зі швидкістю в багато метрів за хвилину) сильно залежить від потужності і типу використовуваного лазера. Тому лазери дуже добре підходять для роботи в автоматизованих і високопродуктивних середовищах. У випадку з товстими профілями процес лазерного зварювання в замкову щілину дозволяє підвищити продуктивність, оскільки він може виконати з’єднання за один раз, що вимагало б численних спроб при використанні будь-яких інших методів.

Низький рівень тепловиділення та низький рівень спотворення.

Лазери створюють високу концентрацію джерел тепла, які здатні створити замкову щілину. Лазерне зварювання виробляє невелику кількість зварюваного металу і передає обмежену кількість тепла. Ще одна перевага, яка виникає завдяки такому низькому тепловому впливу, – це вузькі зони, що піддаються тепловому впливу, що призводить до мінімальних пошкоджень і втрат матеріалів.

Лазерне зварювання виконується при атмосферному тиску, але, щоб уникнути окислення, використовується газовий захист, на відміну від максимальних зварювальних операцій з використанням променевого електронно-променевого зварювання.

Односторонній, безконтактний процес.

Процес лазерного зварювання не застосовує силу для з’єднання або кріплення металевих деталей. Це безперервна форма зварювання, яка підходить для багатьох матеріалів (неметалевих і металевих), таких як пластмаси, сплави Al, Ni і Ti, а також для різних товщин. Крім того, його можна застосовувати до різнорідних матеріалів, таких як сталь і алюміній.

Відмінності між традиційними та новими методами лазерного зварювання
Джерело тепла – традиційне зварювання включає TIG (вольфрамовий інертний газ) і MIG (металевий інертний газ), які використовують електричну дугу, що генерується між електродом і заготовкою для створення зварного шва, а контактне точкове зварювання використовує тепло електричного струму для з’єднання металевих листів точковими швами. Для порівняння, лазерне зварювання дозволяє досягти розроблених і вдосконалених процесів кріплення за допомогою лазерного променя, випромінюваного оптичним модулем.

Пристосованість – традиційні процеси зварювання не повинні бути настільки точними, а пристосування не повинні забезпечувати майже ідеальне прилягання, як при лазерному зварюванні, вони можуть пристосовуватися до заготовки з меншою точністю.

Зона термічного впливу – порівняно з традиційними зварювальними процесами, лазерне зварювання здатне створювати більш тонкі шви з набагато меншою зоною термічного впливу.
Швидкість обробки – хоча лазерне зварювання вимагає більших інвестиційних витрат, ніж традиційне зварювання, воно насправді є більш економічно ефективним, оскільки забезпечує вищу швидкість обробки. Як наслідок, швидше виробництво означає більшу виробничу потужність, що призводить до швидшого обороту.

Автоматизація – традиційне зварювання добре відоме у виробничій спільноті завдяки своїй традиційності, його набагато легше автоматизувати, і воно потребує менш точного налаштування. Однак лазерне зварювання виробляє менше тепла і потребує менше часу на охолодження, що призводить до вищої ефективності і кращої точності, що є одним з найбільш вигідних факторів промислової автоматизації.

Інвестиційні витрати – порівняно з лазерним зварюванням, початкові інвестиційні витрати на традиційне зварювання нижчі через вищу ціну лазерної технологічної головки та волокна для доставки. Але завдяки ефективності лазерного зварювання та нижчій вартості на деталь, граничні витрати будуть продовжувати знижуватися в міру збільшення виробництва.

Як вибрати лазерний зварювальний апарат для різних застосувань і процесів зварювання?
По-перше, нам потрібно вибрати між двома основними типами лазерних зварювальних апаратів, якими зазвичай оснащуються зварювальні апарати: безперервним та імпульсним лазером. Ваш вибір будь-якого з цих типів лазерів буде повністю залежати від товщини матеріалу, який потрібно зварювати.

Безперервні лазери.

Наполегливо рекомендуються для зварювання товстих деталей. Вони особливо продуктивні при зварюванні тугоплавких металів. Ці лазери трохи дешевші в порівнянні з імпульсними лазерами, а також знижують експлуатаційні витрати. Цей тип лазерів краще працює на металевих листах товщиною понад 0,3 мм.
Імпульсні лазери. Підходять для тонких і легких металів товщиною менше 0,3 мм. Ці лазери запобігають розплавленню або деформації тонких металів. Це особливо важливо для зварювання листового металу, титанових кардіостимуляторів, лез для гоління та ланок золотих ювелірних виробів.

Як вибрати джерело лазерного зварювання?

Існує 3 різних типи зварювальних джерел: Nd YAG лазер, діодний волоконний лазер і CO2 лазер. Ви можете вибрати джерело зварювання залежно від типу лазера (безперервний або імпульсний). Наша компанія випускає зварювальні апарати з лазерними волоконно-ітербійоми джерелами. Зазвичай ми обираємо більш професійні BWT джерела – які спеціально розроблені для лазерного зварювання та очистки. Вони мають значно менші розміри та вагу, більш стабільні параметри лазерного випромінювання та розширені експлуатаційні можливості – це дає можливість знизити вимоги до експлуатації.