Лазерная сварка: технология и оборудование

Сварка металлов является обязательным технологическим процессом при производстве сложных изделий. Для соединения металлов используются различные виды нагрева металла, и самым перспективным и новым направлением в этой области является использование лазерного луча. О том, что собой представляет сварка металла лазером и какое оборудование на сегодняшний день применяется для выполнения такой работы, будет рассказано в данной статье.

Лазерная сварка: сфера применения

Лазерная сварка для соединения металлов используется прежде всего в тех случаях, когда применение других видов невозможно или затруднительно. Стоимость оборудования для лазерной сварки металлов является самой высокой, поэтому приобретать его следует только убедившись в том, что необходимую работу нельзя качественно выполнить иным способом.

Лазерная сварка применяется, при:

  • Изготовлении приборов и других точных механизмов.
  • Производстве сложных изделий из легкоплавких металлов.
  • Изготовлении чугунных деталей.
  • Производстве изделий из пластмассы.

Несмотря на то, что данная технология в промышленности используется всего около 20 лет, при наличии финансовой возможности можно приобрести не только стационарные станки, но и ручные аппараты для сваривания металлов в домашних условиях.

Достоинства и недостатки

лазерная сваркаКак и любая технология лазерная сварка имеет свои достоинства и недостатки. Основными преимуществами такой такого вида сварки перед другими вариантами соединения металлов являются:

  • Минимальный нагрев площади металла, что значительно уменьшает его коробление во время сварки.
  • Благодаря способности передаваться по волоконной оптике лазерный луч может доставляться в самые труднодоступные места.
  • Лазерный аппарат может применяться не только для сварки, но и для резки металлов.
  • Высокое качество сварного шва.
  • Хорошая производительность и лёгкий контроль за процессом сваривания металлов.

Среди основных недостатков такой технологии можно назвать:

  • Высокую стоимость оборудования.
  • Малое КПД сварочного аппарата.
  • Требуется высокая квалификация оператора установки.

Несмотря на перечисленные недостатки в случае, когда необходимо выполнить очень точную сварочную операцию либо соединить легкоплавкие материалы, применение лазера является единственно возможным способом соединения металлов.

Виды лазерной сварки

Лазерная сварка выполняется 2 способами:

  • Стыковая — сварка осуществляется без применения флюса и присадок. Стык между металлами возможен минимальный, не более 0,2 мм. Фокусировка лазерного луча на стык также не превышает значения 0,2 мм. Сварка осуществляется «кинжальным» проплавлением металла на всю толщину, при этом интенсивность лазерного излучения не превышает 1 мВт/см2. При соединении металлов стыковой лазерной сваркой необходимо предохранять шов от окисления с помощью азота или аргона, а для защиты от пробоя лазерного излучения применяется гелий.
  • Нахлёсточная — принцип лазерной сварки этого типа заключается в наложенных друг на друга металлических листов, которые могут быть соединены мощным излучением. Процесс сварки осуществляется с локальным прижимом свариваемых деталей. Зазор между металлическими поверхностями при сварке не должен превышать 0,2 мм. Если необходимо повысить качество соединяемых деталей, то при выполнении нахлёсточной сварки применяется двойной шов.

Типы лазеров применяющихся для сварки металлов

Для сварки металлов используются 2 типа лазеров:

  1. Твердотельные — устройства, генерирующие лазер состоят из активного элемента рубина и стекла с нанесёнными на его поверхность ионами неодима. Возбуждение элемента, испускающего лазерный луч осуществляется с помощью мощного светового потока от криптоновой лампы. Эффективность преобразования электрического тока в лазерный луч при и использовании твердотельного устройства составляет не более 3%. Твердотельные лазеры могут использоваться в постоянном либо импульсном режиме. Импульсная лазерная сварка реализуется модуляцией добротности при непрерывной «накачке».
  2. Газовые — для генерации лазерного луча используется СО2, N2, He, при давлении до 13,3 кПа. Эффективность газовых лазеров может достигать 15%. Такие установки могут быть однолучевыми и многолучевыми. Однолучевые применяются для сварки легкоплавких металлов и тонкого стального листа. Многолучевые используются при соединении толстых тугоплавких металлических деталей.

В зависимости от целей использования лазерных установок следует выбирать тип лазера, который будет наиболее подходить для выполнения конкретных задач.

Оборудование для лазерной сварки

Оборудование для лазерной сварки металлов может быть мобильным и компактным, но также возможно приобретение полноразмерных станков для сваривания крупногабаритных деталей.

К первой категории относятся следующие модели:

  • ЛАТ-С — станок применяется для лазерной сварки и наплавки металлов. Установка обладает высокими мощностными характеристиками, благодаря которым удаётся добиться хороших показателей производительности оборудования. Станок «ЛАТ-С» может оснащаться автоматическими координатными столами, что позволит выполнять сварку сложных конструкций с высокой скоростью. Лазерный станок состоит из двух модулей. В первом модуле располагается источник питания, а также специальное охлаждающее лазер устройство. Второй модуль представляет собой подвижной каркас, на котором устанавливается лазерный излучатель. Оба модуля могут легко перемещаться благодаря установленным колёсам в основании. При стационарной работе станка для обеспечения его неподвижности колёса блокируются специальным механизмом.
  • МУЛ-1 — малогабаритный станок для лазерной сварки и наплавки металлов. Возможна также пайка таких драгоценных металлов, как золото и серебро. Сварка ювелирных изделий при помощи данного устройства выполняется легко и с высокой точностью, поэтому станок «МУЛ-1» может быть эффективно использован для ремонта и изготовления ювелирных украшений. Благодаря тому, что удаётся сварить небольшие по размеру металлические части без чрезмерного их нагрева, данный аппарат лазерной резки может быть использован, когда необходима сварка оправ очков. Лазерный станок «МУЛ-1» удобен тем, что для его работы достаточно обычной домашней сети напряжением 220 В. При этом потребляемая мощность устройства, в зависимости от используемого режима, составит от 1,8 до 2,5 кВт.

станок МУЛ-1

  • ЛАТ-400 — станок используется для лазерной сварки крупногабаритных деталей. Данная система состоит из мощного твердотелого лазера, устройства питания и охлаждения. Благодаря большой мощности и производительности лазера удаётся выполнять даже сложные сварочные работы с высокой скоростью. Для подключения оборудования необходима трёхфазная сеть 380 В. Потребляемая мощность аппарата при пиковой нагрузке составит около 13 кВт. Установка лазерной сварки металлов «ЛАТ-400» оборудована механизированной системой, приводимой в движение двигателями постоянного тока. Благодаря такай конструкции удаётся легко перемещать лазерную головку в трёх плоскостях.

Для ручной лазерной сварки металлов используются следующие устройства:

  • станок WELD-WFWELD-WF — портативный лазерный сварочный аппарат, который отлично подходит для выполнения работ в труднодоступных местах. Устройство состоит из манипулятора, который соединяется с волокном. По волокну передаётся сгенерированное лазерное излучение. Благодаря наличию обратной связи удаётся, при использовании аппарата » WELD-WF», получить более качественный шов, чем при использовании оборудования не оснащённого такими дополнительными опциями. Аппарат подключается к сети 220 В и имеет мощность всего 1,5 кВт, поэтому его можно будет использовать практически в любом электрифицированном помещении. Ручной аппарат лазерной сварки по металлу отлично подходит для выполнения различных ремонтных работ, когда демонтаж конструкций затруднителен либо занимает слишком много времени.
  • CLW120 — ручной лазерный сварочный аппарат небольшой мощности, который идеально подходит для выполнения работ ювелирной точности. Точечная лазерная сварка также может быть выполнена с помощью данного устройства. Применяется аппарат для сварки цветных и чёрных металлов, нержавеющей стали и титановых сплавов. Аппарат предназначен для работы от сети 220 В. Мощность устройства — 10 кВт, поэтому в домашних условиях использовать «CLW120» можно только подключив напрямую к электрическому щитку.

Практически все перечисленные аппараты как промышленного применения, так и ручного имеют бинокуляр, который позволяет защитить зрение от вредного воздействия лазерного луча, и одновременно с этим увеличить в несколько раз объект пайки или сварки для выполнения качественной и точной работы. Купить аппарат лазерной сварки не составит большого труда. Специализированные магазины предоставляют возможность приобрести или заказать необходимый станок или аппарат лазерной сварки, а на различных интернет-площадках осуществить покупку можно в один клик.

Популярные публикации:

Какую выбрать алмазную установку для бурения отверстий?

Какие купить гильотинные ножницы?

Выбираем гидроабразивный станок с ЧПУ.

Сварка лазером как бизнес

Услуги лазерной сварки очень востребованы, поэтому если правильно подойти к организации бизнеса, то можно сделать данный вид деятельности основным способом зарабатывания денег. Количество автомобилей в нашей стране увеличивается с каждым годом, при этом количество аварий также не уменьшается. При замене элементов кузова автомобиля не рекомендуется нагревать большую площадь тонкого металла, когда детали свариваются между собой. Сварка кузова автомобиля лазерной сваркой позволяет полностью справиться с возможным короблением металла благодаря очень малой площади нагрева. Также положительно сказывается на качестве сварного шва использование инертного газа, в среде которого осуществляется сварочный процесс тонкой жести. Таким образом при использовании лазера в кузовном ремонте удаётся добиться не только тонкого сварного шва, но и отсутствие его коррозии в течение длительного времени.

Кроме кузовного ремонта с помощью аппарата лазерной сварки можно запаять детали двигателя из алюминиевых и медных сплавов. Обычной электросваркой такие работы выполнить практически невозможно, а применяя станки лазерной сварки можно справиться с такой задачей очень легко.

Оказывать услуги по свариванию металлов с применением лазерного сварочного аппарата можно не только автомобилистам. Сварка нержавейки на заказ, также может стать прибыльным направлением такого бизнеса.

Несмотря на то, что нержавеющую сталь можно варить обычным инвертором, качество такого соединения оставляет желать лучшего, поэтому если необходимо выполнить аккуратное соединение металлических деталей из нержавеющей стали, то получить тонкий и качественный шов возможно только с применением лазерных технологий.

Сферы применения лазерного метода сварки металлов для получения стабильного дохода не ограничиваются перечисленными вариантами. Учитывая тот факт, что цена аппарата, выходная мощность которого составляет от 500 Ватт будет не менее 1 млн. рублей, приобретение небольшого маломощного устройства позволит сразу приступить к оказанию услуг населению по ремонту ювелирных изделий. Такой вид бизнеса также будет рентабельным, т. к. ювелирные украшения обычно не способны выдержать значительные механические нагрузки, и при их наличии металл гнётся и ломается.

Заключение

Аппараты для лазерной сварки являются высокотехнологичным оборудованием, поэтому прежде чем приступить к выполнению работ должна быть изучена технология лазерной сварки. Многие фирмы занимающиеся реализацией лазерного оборудования предоставляют бесплатные консультации не только по вопросам приобретения станков и приборов, но и занимаются обучением своих клиентов правильной сварке материалов лазерным лучом.