Соединение нержавеющих сталей успешно проводится аргоновой сваркой или полуавтоматами. Но если нужно выполнить шов на очень тонком металле, то здесь эти аппараты менее практичны. Передана температура от электрической дуги или расплавит тонкий материал полностью, или деформирует поверхность изделия. В подобной ситуации лучшим вариантом является лазерная сварка металла. Она позволяет создать тонкий шов с минимальным температурным воздействием на изделие. В чем суть этого метода? Какие его преимущества и какими аппаратами он осуществляется? Подробнее на нашем специализированном сайте.
ЗА СЧЕТ ЧЕГО ПРОИСХОДИТ СВАРКА ЛАЗЕРОМ?
Лазерная сварка – это процесс расплавления кромок металла специальным лучом. Последний исходит от источника света, в котором возбужденные атомы излучают фотоны – точные копии своих прототипов, не поглощая их. Разница энергии между уровнями этих атомов усиливает свет. Это явление называется вынужденное излучение.
Полученный узконаправленный поток преобразованного мира отличается постоянной длинной волны и заданным колебаниям векторов (поляризацией). Именно им возможно плавить кромки металлов. Такое свечение может подаваться в зону сварки импульсно, когда сила энергии достигает пика, или же постоянно, но с меньшей силой воздействия.
Для концентрации и направления луча используется специальная оптика, состоящая из прозрачных и полупрозрачных зеркал. Ссора может происходить за счет расплавления кромок материала, или с добавлением присадочной проволоки. В гибридных версиях сварки присадочный материал может создавать еще и электрическую дугу, что плавится кончик проволоки, которую сфокусированный пучок энергии лазера заключает в шов. Защищает сварочную ванну инертный газ, которым в этом случае выступает гелий и его смеси с аргоном. На видео видны все основные элементы процесса: источник излучения, канал для подачи проволоки со стороны, сопло для продувки газом.
ПРИМЕНЕНИЕ ЛАЗЕРНОЙ СВАРКИ
Сварка металлов лазером активно используется для соединения легированных сталей, особенно алюминия, титана и нержавеющей стали. Сфокусированный пучок преобразованного света способен расплавлять металл толщиной от 0,1 до 10 мм. Это позволяет сваривать как стандартные пластины, так и тоненькие элементы. Благодаря этому лазерные установки нашли широкое применение в электротехнике.
Способность создавать тонкие и аккуратные швы, отразилась на использовании лазера в ремонте ювелирных украшений и оправ очков. Для этого используют настольные установки, где обозначена точка воздействия луча. Мастер преподносит изделие под эту точку и включает подачу энергии. Происходит точечная сварка.
В промышленности лазер применяется в сварке элементов автомобилей или коррозионно-стойких труб. Для этого выпускаю специальные большие установки, которые размещаются на кронштейнах. Как можно заметить на некоторых видео, сварка на таких должностях выполняется подводом изделия под головку лазера и включением оборудования. Если нужно создать непрерывный круглый шов, то используются дополнительные автоматические приспособления, вращают изделие во время сварки.
Большинство таких аппаратов предназначено для ведения ровных линий шва. Если пластины разрезаны неровно, или специально нужно волнистое соединение, то чтобы не вести шов в ручную, применяются шаблоны, форма которых соответствует линии сварки. Головка аппарата точно повторяет заданные повороты и полностью автоматизирует процесс.
ПРЕИМУЩЕСТВА СВАРКИ ЛАЗЕРОМ
В лазерной сварки есть ряд неоспоримых преимуществ, которые выделяют ее на фоне других способов соединения путем плавления:
- сварки путем воздействия лучом энергии на кромки металла позволяет получать очень узкий, но высокий шов, по сравнению с результатами от полуавтомата или аргоновой сварки;
- метод обеспечивает глубокий проварена, но не оставляет наплывов с обратной стороны;
- узкое влияние света не позволяет перегреваться всей поверхности изделия, что сохраняет целостность его форм и ровность линий;
- работа ведется на повышенных скоростях и улучшает весь производственный процесс;
- благодаря лазеру можно соединять такие тонкие элементы, которые неподвластны аргоновой сварке;
- безопасность при ведении работ за счет отсутствия широкой зоны распространения тепла (возможность вести некоторые операции по сварке даже без защитных перчаток);
- легкая обучаемость метода сварки.
Как показано на некоторых видео, работу лазерной сваркой можно проводить за столом. Поскольку головка аппарата находится на кронштейне, то в большинстве случаев обе руки сварщика свободны, что позволяет удобнее удерживать и направлять изделие. Там, где применяется ручная сварка, рукоятка устройства достаточно тонкая, что ни перегружает руку рабочего.
ОБОРУДОВАНИЕ, ЧТО ИСПОЛЬЗУЕТСЯ И ПРОЦЕСС СВАРКИ
Установки, позволяющие варить лучом усиленного света, независимо от размеров оборудования, бывают двух типов: твердотельные и с использованием газа. Их принцип работы с металлом похож, но отличаются способы преобразования света в энергию. Различаются они и по КПД, что влияет на их применение в жизни.
ТВЕРДОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ
На видео можно заметить, что одни аппараты варят лазером непрерывно, а другие импульсно. Первый вид сварки выполняется устройствами, в основе которых находится твердый стержень. Часто используют розовый рубин. При пропуске света через который ионы высвобождают свой запас энергии. Конце стержня напыляется серебром, которое активно отражает свет. В результате такого зеркального эффекта ионы направляются по спирали вокруг стержня. Их движение закручивается и к нему продолжают подключаться новые ионы. Преобразованный свет с усиленной энергией проходит через ряд стекол и фокусируется линзой в пучок. Головка аппарата направляет этот луч на свариваемые поверхности. Подача лазера ведется непрерывно, что позволяет сваривать тонкие элементы. Но для соединения более толстых деталей потребуется концентрация энергии. Поэтому были изобретены другие установки.
ГАЗОВЫЕ АППАРАТЫ
Для сварки лазером, где требуется глубокая проплавку, разработали альтернативный способ преобразования света. Первоначальным источником в них служит трубка с газом. С каждой стороны резервуар закрыт зеркалами. Находятся внутри электроды производят разряд, который высвобождает электроны в газе. Происходит копирование фотонов с усилением энергии атомов. Линзы направляют поток света на изделие. Подача напряжения импульсом способствует максимальной концентрации энергии на выходе. Благодаря этому возможна сварка металлов толщиной до 10 мм.
ГИБРИДНЫЕ УСТАНОВКИ
Чтобы проводить сварку толстых деталей и изделий с зазором, есть потребность в дополнительном присадочный материал. Для этого используют подачу проволоки, которая зажигает электрическую дугу. Это позволяет заполнить пространство между пластинами и создать высокий сварочный шов. Ванна защищается обдувом инертного газа через закрепленное рядом с лазерной головкой сопло. На видео заметно, что процесс осуществляется очень слаженно: проволока плавится по линии соединения, а лазер формирует из нее шов.
Ссора лазерными установками выполняется на столе или подставках от аппарата, в такой последовательности:
- металл важно очистить от окалины, масла или воды;
- детали необходимо подогнать в стык плотно;
- выполняется химическое травление металла;
- головка аппарата подносится к линии начала соединения и запускается кнопка;
- требуется постоянное наблюдение за попаданием луча в зону стыка.
Сварка усиленной и преобразованной световой энергией позволяет получать прочные и красивые швы, что особенно важно на тонких металлических изделиях. При этом обеспечивается высокая скорость работы и безопасность сварщика. Именно поэтому данный вид сварки получил широкое применение в промышленности и ремонтных мастерских.