ЛАЗЕРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Лазерная сварка

     Лазерная сварка - это процесс соединения материалов (прежде всего металлов) при котором происходит расплавлением кромок с помощью концентрированного лазерного луча и образования  общей ванны расплавленного металла  с последующим затвердеванием.

    Лазерная сварка - процесс бесконтактный, потому более чистый, чем другие виды сварки. Сварочный шов не загрязнен материалами электродов, флюса и т.д.

        Лазерная сварка происходит при высокой концентрации энергии, поэтому производительность сварки намного превышает производительность традиционных видов сварки.

       Поводки и термодеформации при лазерной сварке значительно меньше, чем при традиционных видах сварки.

             Виды лазерной сварки:

 Стыковая лазерная сварка.

Характерные особенности:

-Стык беззазорный,  сварка без флюса и, как правило, без присадки. Довольно жесткие требования на величину зазора. Зазор должен быть менее 0.2 мм.

-Точность наведения сфокусированного луча на стык также 0.1-0.2 мм.

-Сварка проходит с формированием каверны (кинжальное проплавление) на всю толщину свариваемого металла.

-Фокусировка, как правило, - на поверхность металла.

-Оптимальная интенсивность лазерного изучения 1-МВт/см2, при большей интенсивности происходит экранирование лазерной плазмой поверхности детали.

-Глубина лазерной сварки при характерной скорости 2 м/мин составляет 1-1.5 кВт/мм.

-Ширина сварного шва уменьшается при увеличении скорости лазерной сварки и при скоростях больших 5 м/мин всего в 1.5-2 раза превышает размер сфокусированного лазерного луча. Зона термического воздействия при этом уменьшается значительно.

-Требуется защита шва от окисления с помощью инертного газа (Азот, Аргон), а также защита зоны сварки от пробоя лазерным      излучением с помощью Гелия или гелий-содержащей смеси (He-Ar).

-Многопроходная лазерная сварка с присадочной проволокой и с разделкой кромок реализуется при  большой толщине металла. Кромки разделывают под углом 10-15 градусов, а сварку ведут с помощью присадочной проволоки для заполнения металлом образовавшегося дефицита на глубину, равную Р кВт/мм (P-мощность лазерного луча), затем процесс повторяют до полного заполнения стыка.

Нахлесточная лазерная сварка. Применяется при изготовлении теплообменных панелей, а также в тех случаях тогда необходимо соединить две и более наложенных друг на друга детали.

Особенности:

-Не требуется точного наведения на стык (его нет!)

-Требования на зазор между поверхностями металла в зоне сварки остаются. Сварку ведут с локальным прижимом деталей.

- Мощность лазерного луча определяется исходя из необходимости насквозь проварить верхний лист металла и нижний на глубину, равную приблизительно 0.5-1 мм.

-Прочность на отрыв пропорциональна ширине шва на верхней поверхности нижней детали  и длине шва. Иногда для увеличения прочности применяется двойной шов.

 Примеры  лазерной сварки:

1. Лазерная сварка нержавеющих сталей.

Разработана технология нахлесточной лазерной сварки листов из нержавеющей стали толщиной 0,8 и 2,5мм. Технология внедрена для сварки панелей теплообменников.

Разработана технология лазерной сварки нержавеющих сталей. Данная технология  внедрена для лазерной сварки штуцеров высокого давления. Наибольшее выдерживаемое давление 2000 атм. Применение : различные специальные области машиностроения, автомобильная, тракторная промышленность

2. Лазерная сварка высокоуглеродистых хромистых сталей.

Разработана технология лазерной сварки высокоуглеродистых хромистых сталей прошедших объемную термическую обработку. Лазерная сварка не требует предварительного подогрева, последующей термической и механической обработки. Твердость свариваемой стали HRCэ = 60. Геометрические размеры свариваемой детали сохраняются в поле допуска несколько микрон. Механические свойства сварного соединения соответствуют требования конструкторской документации Данная технология позволяет получать детали имеющие различные физико-технические свойства и внедрена в крупносерийном производстве для сварки детали компрессора домашнего холодильника. Свариваемая деталь состоит из шарика от шарикоподшипника изготовленного из шарикоподшипниковой стали закаленной до HRCэ = 60. Данная технология может быть использована в автомобильной, тракторной, судовой, инструментальной и других отраслях промышленности.

3. Лазерная сварка сталей, прошедших химико-термическую обработку.

Разработана технология лазерной сварки сталей прошедших химико-термическую обработку и в, частности, прошедших нитроцементацию. Технология лазерной сварки не требует предварительного подогрева, последующей механической, термической обработки и является окончательной сборочной операцией. Механические свойства сварного соединения соответствуют требования конструкторской документации.  Данная технология разработана для сварки шестерен коробки передач автомобиля. Лазерная сварка позволяет заменить шлицевое соединение шестерен, что дает большой экономический эффект. Геометрия свариваемых деталей не выходит за поле допуска.

4. Лазерная сварка сталей, прошедших термическую обработку.

Разработана технология лазерной сварки сталей прошедших термическую обработку и имеющих твердость HRCэ = 55. Лазерная сварка не требует предварительного подогрева и последующей механической и термической обработки, то есть является окончательной сборочной операцией.  Данная технологи внедрена в массовом производстве для лазерной сварки гидротолкателя автомобильной промышленности. Геометрия свариваемой детали находится в поле допуска нескольких микрон. Дефекты в сварном соединении отсутствуют. Механические свойства сварного соединения соответствуют требованиям конструкторской документации.

5. Лазерная сварка сильфонов.

Разработана технология лазерной сварки сильфонов. Лазерная сварка позволяет значительно повысить качество сварного соединения. Области применения : судостроение, авиационная промышленность

6. Лазерная сварка конструкционных сталей.

Разработана технология лазерной сварки шестерни с валом коробки передач автомобиля. Лазерная сварка производится без предварительного подогрева и последующей термообработки, геометрия свариваемых деталей остается  в поле допуска, последующая механическая обработка сваренной детали не требуется.