Что такое лазерный сварщик?

Что такое лазерный сварочный аппарат?

Лазерный сварочный аппарат — это специализированная лазерная обрабатывающая машина, используемая для сварки и резки металла. Эта технология использует высокоэнергетический лазерный луч для быстрого нагрева и расплавления заготовки, которая затем быстро затвердевает, что приводит к минимальной деформации после сварки. Одним из ключевых преимуществ лазерной сварки является ее скорость, которая часто превосходит традиционные методы сварки. Более того, точно регулируя длину волны лазера, плотность энергии и диаметр пятна луча, лазерные сварщики способны выполнять микрообработку.

Распространенные типы лазеров, используемых в качестве осцилляторов в лазерных сварочных аппаратах, включают YAG-лазеры, CO2-лазеры и волоконные лазеры. В последние годы дисковые лазеры и полупроводниковые лазеры также приобрели популярность. Эта передовая технология позволяет сваривать тонкие, термочувствительные компоненты и материалы, такие как титан, который подвержен окислению при высоких температурах.

Применение лазерных сварочных аппаратов

Лазерная сварка — это универсальный процесс, применимый к широкому спектру материалов, от крупных объектов, таких как кузова и рамы автомобилей, до относительно небольших предметов, таких как пресс-формы и даже микропроизводство электронных компонентов. Технология охватывает различные области применения, включая сварку металлов, таких как нержавеющая сталь, алюминий и медь. Она также используется для точных задач, таких как точечная сварка электронных компонентов и сварка швов для высокой герметичности.

Принцип работы лазерных сварочных аппаратов

Лазерные сварочные аппараты обычно состоят из лазерного генератора, оптического пути, фокусирующей оптики, приводной системы и системы защитного газа.

Лазерный свет, генерируемый осциллятором, направляется через оптические компоненты, такие как зеркала и оптические волокна, на фокусирующую оптику. Фокусирующая оптика сужает луч до соответствующего диаметра пятна, которое затем испускается из сварочной головки. Чтобы предотвратить окисление и образование плазмы в облучаемой области, распыляются вспомогательные газы, такие как аргон, гелий и азот — это и есть система защитного газа. Система привода включает в себя приспособления и позиционирующие ступени для фиксации заготовки во время обработки.

Существуют два основных метода сварки: теплопроводность и глубокая сварка.

• При сварке методом теплопроводности лазер облучает заготовку, вырабатывая тепло, которое расплавляет поверхность, прежде чем она остынет и затвердеет.
• Сварка с глубоким проплавлением обеспечивает лазерные лучи с высокой плотностью энергии, что позволяет выполнять более глубокие сварные швы по сравнению со сваркой методом теплопроводности.

Каждый тип лазера, используемый для сварки, имеет свои уникальные характеристики, а длина волны и выходная мощность лазера выбираются в соответствии с материалом и методом сварки.

1. Лазер CO2

Лазеры CO2 предлагают мощные непрерывные волны (CW) и обладают длиной волны 10,6 мкм, что делает их лазерами с самой большой длиной волны среди широко используемых типов.

2. Лазер YAG

Хотя лазеры YAG не такие мощные, как лазеры CO2, их можно передавать по оптоволокну. При длине волны 1,06 мкм (1063 нм) лазеры YAG демонстрируют высокие показатели поглощения материала.

3. Волоконный лазер

Волоконные лазеры предлагают широкий выходной диапазон и могут передаваться по оптоволокну, что позволяет создавать компактные конструкции машин.

Преимущества лазерных сварочных аппаратов

Лазерные сварочные аппараты обеспечивают высокую тепловую энергию с минимальными зонами термического воздействия, что приводит к минимальным потерям энергии. Это сводит к минимуму искажения в зоне сварки, позволяя получать более глубокие и прочные сварные швы.

Дополнительные преимущества включают в себя:

• Легкое компьютерное управление, обеспечивающее автоматизацию с помощью роботизированных рук. Роботизированные руки обеспечивают высокую гибкость, позволяя выполнять сварку в различных местах.
• Линейная сварка вместо точечной повышает прочность и устраняет необходимость в армирующих компонентах, тем самым снижая вес.
• Возможность сварки на воздухе без использования вакуума, в отличие от электронно-лучевой сварки.

Лазерная сварка с заготовками специального назначения

Индивидуально изготовленные заготовки включают сварку материалов перед прессованием, метод, используемый для таких деталей, как автомобильные кузова и рамы, которые требуют баланса между прочностью, долговечностью и снижением веса. Индивидуально изготовленные заготовки предлагают преимущество комбинирования различных материалов, что позволяет экономически эффективно снизить вес за счет использования высокопрочных материалов там, где это необходимо, и более мягких материалов там, где прочность менее критична. В дополнение к сочетаниям материалов, индивидуально изготовленные заготовки допускают вариации толщины пластин.

Однако, индивидуальные заготовки имеют недостаток в виде потенциально хрупких соединений, которые можно компенсировать с помощью лазерной сварки. Лазерная сварка минимизирует деградацию материала в области сварки, а зона сварки быстро охлаждается под действием тепла, повышая прочность соединения в индивидуально изготовленных заготовках.

Меры безопасности при использовании лазерных сварочных аппаратов

Лазерный свет — это особая форма света, генерируемого искусственно, и включает в себя как видимые, так и невидимые лазерные лучи. Из-за своей высокой мощности и интенсивности по сравнению с естественным светом лазерный свет может быть опасен как для глаз, так и для кожи. Меры предосторожности включают создание защитных ограждений для сдерживания лазерного излучения, ношение защитных очков и одежды, а также соблюдение правил безопасности для предотвращения воздействия.