Что такое лазерная сварка? - Работа, виды и применение

Что такое лазерная сварка?

Лазерная сварка (LBW) — это метод сварки, используемый для соединения деталей из металла или термопластов с помощью лазера. Луч обеспечивает концентрированный источник тепла, что позволяет выполнять узкие глубокие сварные швы с высокой скоростью сварки. Он основан на сварке в режиме замочной скважины или сварке с проплавлением.

Лазерная сварка работает в двух принципиально разных режимах:сварка с ограниченной проводимостью и сварка с замочной скважиной. Режим, в котором лазерный луч будет взаимодействовать со свариваемым материалом, будет зависеть от плотности мощности луча, попадающего на заготовку.

Эти процессы часто используются в приложениях с большими объемами, использующих автоматизацию, например, в автомобильной промышленности. Основным преимуществом лазерной сварки, благодаря высокой плотности энергии, является возможность проплавления участка, расположенного по краям стыка, не затрагивая при этом большую площадь детали.

Лазерная сварка представляет собой процесс сварки плавлением с высокой плотностью мощности, при котором получаются сварные швы с высоким соотношением сторон и относительно низким подводом тепла по сравнению с процессами дуговой сварки. Кроме того, лазерная сварка может выполняться «из вакуума», а оптоволоконная доставка твердотельных лазерных лучей ближнего инфракрасного диапазона обеспечивает повышенную гибкость по сравнению с другими технологиями соединения.

Оборудование лазерного луча

Основными частями или оборудованием лазерной сварки являются:

• Лазерная установка: Это машина, которая используется для производства лазера для сварки. Основные компоненты лазерной установки показаны ниже.
• Источник питания: Источник питания высокого напряжения подается на лазерную установку для создания лазерного луча.
• КАМ: Это автоматизированное производство, в котором лазерный станок интегрирован с компьютерами для выполнения процесса сварки. Все управляющие действия во время процесса сварки лазером выполняются CAM. Это значительно ускоряет процесс сварки.
• САПР: Это называется автоматизированным проектированием. Используется для оформления работы под сварку. Здесь компьютеры используются для проектирования заготовки и того, как на ней выполняется сварка.
• Защитный газ: В процессе сварки можно использовать защитный газ, чтобы предотвратить окисление в/п.

Как работает лазерная сварка?

Лазерная сварка — это процесс, используемый для соединения металлов или термопластов с использованием лазерного луча для образования сварного шва. Будучи таким концентрированным источником тепла, лазерная сварка тонких материалов может выполняться с высокой скоростью сварки в метрах в минуту, а в более толстых материалах может производиться узкие глубокие сварные швы между деталями с прямоугольными кромками.

Лазерная сварка работает по принципу, когда электроны атома возбуждаются, получая некоторую энергию. А затем через некоторое время, когда он возвращается в свое основное состояние, он излучает фотон света.

Концентрация этого испускаемого фотона увеличивается за счет возбужденного излучения, и мы получаем высокоэнергетический сфокусированный лазерный луч. Усиление света за счет вынужденного излучения называется лазером.

Первоначально сварочный аппарат устанавливается (между соединяемыми двумя металлическими деталями) в желаемом месте. При более поздней настройке к лазерному станку подается источник питания высокого напряжения для выполнения операции.

Линза используется для фокусировки лазера в области, где требуется сварка. CAM используется для управления скоростью лазера и стола заготовки в процессе сварки.

Он запускает лампу-вспышку машины и излучает световые фотоны. Энергия световых фотонов поглощается атомами кристаллов рубина, а электроны возбуждаются до их более высоких энергетических уровней. Когда они возвращаются в свое низкоэнергетическое или основное состояние, они испускают фотон света.

Этот световой фотон снова стимулирует электроны атома и производит два фотона. Этот процесс продолжается, и мы получаем сфокусированный лазерный луч, который используется в нужном месте для сварки нескольких деталей.

Типы используемых лазеров

<ол тип="1">

Газовые лазеры: Он использует смеси газов в качестве активной среды для производства лазера. В качестве среды генерации используются смеси газов, таких как азот, гелий и углекислый газ.

Твердотельный лазер: он использует несколько твердых сред, таких как синтетический кристалл рубина (хром в оксиде алюминия), неодим в стекле (Nd:стекло) и неодим в иттрий-алюминиевом гранате (Nd-YAG, наиболее часто используемый).

Волоконный лазер: Средой генерации в этом типе лазера является оптическое волокно.

Преимущества лазерного луча

Точное управление лазерным лучом дает пользователям несколько преимуществ по сравнению с сваркой TIG, MIG и точечной сваркой:

• Прочность сварного шва: Узкий лазерный шов с отличным соотношением глубины и ширины и более высокой прочностью.
• Зона термического воздействия: Зона термического влияния ограничена, а благодаря быстрому охлаждению окружающий материал не отжигается.
• Металлы: Лазеры успешно сваривают углеродистую сталь, высокопрочную сталь, нержавеющую сталь, титан, алюминий и драгоценные металлы, а также разнородные материалы.
• Точная работа: Небольшой, точно контролируемый лазерный луч обеспечивает точную микросварку миниатюрных компонентов.
• Деформация: Детали имеют минимальную деформацию или усадку.
• Нет контакта: Нет физического контакта между материалом и лазерной головкой.
• Односторонняя сварка: Лазерная сварка может заменить точечную сварку, требующую доступа только с одной стороны.
• Записки: Лазерная сварка управляема и образует небольшие объемы брака.

Недостатки лазерного луча

• Сварочное оборудование стоит дорого, поэтому стоимость этого процесса высока.
• Если присадочный материал необходим, но в этом процессе производится ограниченное количество с использованием относительно дорогого присадочного материала.
• Есть также несколько операций после сварки.
• Стыки должны быть точно расположены сбоку под балкой.
• Конечное положение соединения точно совпадает с точкой падения луча.
• Максимальная толщина шва, который можно сварить лазерным лучом, несколько ограничена.
• Материалы обладают высокой теплопроводностью и отражательной способностью, как и сплавы алюминия и меди, что может повлиять на свариваемость лазером.
• Для обеспечения воспроизводимости сварки при выполнении лазерной сварки средней и высокой мощности необходимо использовать соответствующее устройство управления плазмой.
• Лазеры, как правило, имеют низкую эффективность преобразования энергии, менее 10 процентов.
• Можно ожидать некоторой пористости сварного шва и хрупкости вследствие характеристик быстрого затвердевания LBM.

Применение лазерного луча

• Он занимает видное место в автомобильной промышленности. Так, он используется в сфере, где требуется крупносерийное производство.
• Применяется для высокоточных сварных швов. Поскольку при этом не используется электрод, окончательный шов будет легким, но прочным.
• Лазерная сварка также часто используется при изготовлении ювелирных изделий.
• Однако лазерная сварка используется в медицинской промышленности для соединения металлов в небольших масштабах.