Принципы лазерной сварки
Изменение интенсивности и размера пятна лазерного луча, излучаемого станком для лазерной обработки, позволяет сваривать и рисовать буквы и узоры на поверхности основных материалов, а также выполнять резку.
При лазерной сварке используется лазерный луч, который намного сильнее, чем для других процессов. Этот луч используется в качестве источника тепла для плавления и соединения основных материалов.
Описание принципов лазерной сварки титана вы найдёте на сайте http://laser-form.ru/.
Лазерные лучи, используемые при лазерной сварке
Лазерный луч, используемый для сварки, невидим.
Средой, используемой для лазерного возбуждения, может быть газ или твердый объект. Возбужденный лазер фокусируется линзой и прикладывается к основному материалу. Мощность и диаметр пятна также можно изменить для других применений, кроме сварки.
Маркировка — это процесс, при котором символы и узоры гравируются на поверхности различных материалов с помощью лазерного луча. Гравировка также возможна путем плавления поверхности материала при нагревании.
Лазерная сварка использует лазерный луч для плавления и соединения металлических материалов. Использование лазера позволяет выполнять сварку на более высоких скоростях и с меньшими искажениями, чем при обычной сварке.
Для мощного лазера на выходе требуется высокоуровневый контроль свойств сходимости луча, таких как длина волны и плотность энергии, а также качества лазерного луча, таких как интенсивность и мода луча *. Однако этот метод можно использовать для деликатных операций в дополнение к соединению как толстых, так и тонких пластин, что является преимуществом лазерной сварки.
- * Что такое режим луча?
- Режим луча — это распределение интенсивности света, уникальное для каждого генератора. Режимы луча включают одномодовый (режим Гаусса), многомодовый (несколько режимов) и кольцевой режим. При лазерной сварке одномодовый режим эффективен, когда сварка с проплавлением требуется для толстых листов, а многомодовый эффективен, когда точечная сварка требует большой ширины валика и не требуется глубокого проплавления.
Особенности лазерной сварки
Лазерные лучи можно сфокусировать в очень маленькую точку по сравнению с дугой, используемой при дуговой сварке. Увеличение плотности энергии с помощью собирающей линзы позволяет использовать лазерную сварку для локализованной сварки и для соединения материалов с разными точками плавления. Этот тип сварки также подходит для сложных сварочных работ благодаря уменьшенному тепловому воздействию, тонкому валику и отсутствию сил реакции обработки.
- ■ Характеристика
- Поскольку лазерные лучи могут передаваться при атмосферном давлении, оборудование для лазерной сварки не требует вакуумной камеры, как при электронно-лучевой сварке. Лазерное оборудование при лазерной сварке меньше, чем оборудование при электронно-лучевой сварке, поэтому возможны автоматизация и точное управление с помощью компьютера или робота. Волокна и зеркала тракта передачи также позволяют выполнять сварку на расстоянии от возбудителя. Эти преимущества делают лазерную сварку легко адаптируемой к различным приложениям, а возможность использовать удаленную лазерную сварку, волоконную лазерную сварку и сварку с сканированием луча позволяет удовлетворить различные потребности сварочного процесса.
Однако сварка может выполняться в вакуумной камере с помощью некоторых мощных лазеров, например сварка для производства плакированных стальных листов.
- ■ Плазменные контрмеры в оборудовании для лазерной сварки
- Плазма (лазерно-индуцированный шлейф) может генерироваться возле лазерного сварного шва в зависимости от величины ионизирующего напряжения любого металла или газа, присутствующего в области лазерного облучения. Когда плазма генерируется, она вызывает поглощение и преломление лазера, что снижает мощность и плотность энергии лазера, поступающей в основной материал. Это связано с тем, что коэффициент поглощения лазера в плазме пропорционален квадрату длины волны, поэтому большие изменения в состоянии плазмы могут вызвать дефекты сварки.
Плазма легко создается металлами и газами с низким напряжением ионизации. Напряжение ионизации для алюминия составляет около 6 В, а для железа около 7,9 В. Таким образом, ионизация из-за паров металла часто происходит при лазерной сварке этих металлов. Для газов напряжение ионизации составляет около 15,8 В для аргона и около 14,5 В для азота. Это означает, что газообразный аргон и газообразный азот могут превратиться в плазму во время сварки мощным лазером на CO 2 (диоксид углерода).
Гелий, имеющий высокое напряжение ионизации, используется в качестве вспомогательного газа для предотвращения этого. Напряжение ионизации газообразного гелия составляет около 24,6 В, что почти не приводит к образованию плазмы. В зависимости от метода сварки, вспомогательный газ гелий может подаваться во время сварки сбоку или сзади для подавления образования плазмы.
Генерация плазмы также может быть подавлена откачкой воздуха из сварочной камеры, но для этого требуется вакуумное оборудование.
