Лазерная сварка — это быстрый и высокоэффективный метод соединения металлических материалов, являющийся простой альтернативой таким традиционным методам сварки, как TIG, MIG/MAG или MMA сварка. В этой статье мы поговорим о том, какие материалы можно сваривать с помощью лазера, а также рассмотрим некоторые особенности соединения каждого из них.
Преимущества лазерной сварки
Лазерная сварка является термическим методом сварки, то есть для соединения материалов используется высокоточный сфокусированный лазерный луч, нагревающий поверхность материала до температуры плавления, что позволяет образовать шов на стыке двух свариваемых вместе объектов. Основными преимуществами лазерной сварки, по сравнению с традиционными методами являются:
- В результате соединения получается чистый и ровный шов, не требующий дополнительной обработки.
- Благодаря точечному воздействию лазерного излучения и наличия гибкой настройки его параметров, лазерная сварка не приводит к сильной деформации или изменении свойств свариваемых вместе материалов, что делает её отличным способом сварки тонких материалов.
- Лазерная сварка является бесконтактной, что значительно облегчает сварку крупногабаритных конструкций или создание соединений в труднодоступных местах.
- Лазерный сварочный аппарат максимально прост в эксплуатации и не требует поиска высококвалифицированного специалиста для его применения. После прохождения относительно короткого периода обучения, оператор лазерной сварки сможет создавать надёжные и аккуратные соединения, не уступающие другим методам сварки, а ведь обучиться лазерной сварке может практически каждый.
Лазерная сварка довольно универсальна и на практике используется, например, при производстве различных деталей, электроники, сувениров, ювелирных изделий, автомобилей и т.д.
Какие материалы можно сваривать лазером?
Лазерная сварка применяется для соединения множества различных материалов, среди которых можно выделить следующие:
- Углеродистая сталь. Данный высокопрочный материал хорошо поддаётся лазерной сварке. Ограниченное тепловое воздействие лазерной сварки и результирующая из этого минимальная деформация соединяемого материала позволяет получить качественный и чистый шов. Для уменьшения риска появления трещин, связанных с остаточным напряжением, на шве, полученном при лазерной сварке углеродистых и легированных сталей, может быть использован предварительный подогрев и послесварочная термическая обработка.
- Нержавейка. Лазерная сварка хорошо справляется с задачей соединения нержавеющей стали, результатом которого становятся качественные ровные швы, соответствующие требованиям таких промышленных сфер, как автомобильная, аэрокосмическая и медицинская.
- Медь и алюминий. Данные материалы и их сплавы отличаются высокой отражательной способностью и теплопроводностью, в связи с чем их обработка с помощью традиционных методов или CO2 лазеров может вызывать некоторые трудности. Однако в лазерных сварочных аппаратах используется оптоволоконный лазерный источник, особенности генерации излучения которого позволяют избежать данной проблемы. Поэтому с помощью лазерной сварки всё же можно получить аккуратные и надёжные соединения при сварке меди и алюминия с точным подбором параметров. Для качественной сварки данных материалов устанавливаются повышенные требования к мощности излучателя и толщине материала, например волоконный лазер мощностью 1,5 кВт сможет сваривать вместе медь толщиной до 1 мм. Для успешного соединения таких теплопроводных материалов можно использовать присадочные материалы, а также предварительный подогрев и обработку поверхности. При сваривании таких материалов очень важна точная подгонка соединяемых деталей, ведь любые зазоры на стыке могут негативно повлиять на качество швов.
- Магниевые сплавы. Магниевые сплавы отличаются низкой теплопроводностью и предрасположенностью к окислению, в результате чего образуется оксидная пленка с большой плотностью и температурой плавления. Поэтому для получения хорошего соединения, перед сваркой рекомендуется протравить или зачистить соединяемые кромки.
- Низколегированная высокопрочная сталь. При хорошем подборе параметров с помощью лазерной сварки можно получить высококачественный и устойчивый шов. Параметры и надежность шва будет зависеть от конкретного вида стали.
- Пластики. С помощью лазерной сварки возможно соединение различных пластмасс. Таким образом с помощью лазера сваривают такие материалы, как: полистирол поликарбонат, полиамиды, полиметилметакрилат, полиэтилентерефталат, полибутилентерефталат, ацетали и АБС-пластик. Прозрачные и полупрозрачные пластики свариваются лазером довольно скверно, так как излучение просто проходит сквозь них, не оказывая необходимого термического воздействия, в связи с чем перед лазерным воздействием на данные материалы проводится предварительная обработка поверхности (нанесение светопоглощающего слоя). Такие пластики, как полипропилен, полифениленсульфид и жидкокристаллические полимеры плохо поглощают лазерное излучение, поэтому их сварка также связана с определённым трудностями. Сварка пластиков с высоким содержанием стекловолокна (40% и более) приводит к образованию хрупких швов.
Применение защитных газов
Применение защитных газов во время лазерной сварки позволяет повысить эффективность обработки, увеличить качество соединения и предотвратить окисление материала. Во время лазерной сварки используются такие вспомогательные газы, как аргон, азот, углекислый газ и гелий. Каждый из этих газов выполняет различные функции и используется при сварке определённых материалов, например аргон и гелий позволяют предотвратить окисление стали в процессе сварки, а азот помогает обеспечить более глубокое проплавление, а углекислый газ используется для повышения качества швов при сварке низкоуглеродистых сталей.
