Лазерно заваряване
Прецизност с фокусирана светлина — тесни шевове, минимална топлина, най-висока скорост
AI generated При лазерното лазерният лъч концентрира енергията си върху миниатюрна точка и топи материала безконтактно. Резултатът са изключително тесни, дълбоки шевове с минимална и деформации — еталонът за прецизност и скорост в серийното производство.
работи съвсем различно от всички дъгови методи: тук не се топи , а сноп от лазерен лъч. Лъчът концентрира енергията си в точка от части от милиметъра — плътността на енергията е толкова висока, че металът там мигновено се изпарява и се образува „канал от пара" (Keyhole). Лазерът „пробива" материала и зад фокуса стопилката отново се затваря в шев.
Резултатът е точно обратното на електрод с обмазка:
• Изключително тесни, дълбоки шевове: Съотношението дълбочина към ширина може да бъде 10:1 и повече.
• Минимална : Топлината се концентрира в точката, останалата част от детайла остава студена — почти без деформации, почти без промени в структурата.
• Най-висока скорост: Тънките ламарини се заваряват за части от секундата.
Към това се добавя: Безконтактно. Лазерът не се нуждае от електрод, от контакт с тел, от горелка върху детайла. Това позволява на труднодостъпни места и перфектна автоматизация с роботи.
Какви лазери има?
Различават се по средата, която създава светлината:
• CO₂ лазер (10,6 µm): Класиката за дебели стоманени листове. Дълго време беше стандарт, днес в заваръчната техника е до голяма степен изместен.
• Фиберен лазер (около 1,06 µm): Съвременният стандарт. Компактен, най-висока ефективност, светлината може да се насочва по оптично влакно. Идеален за роботи и фини шевове.
• Дисков лазер (около 1,03 µm): Много висока мощност при отлично качество на лъча — за дебели ламарини и високи скорости.
• Диоден лазер: Директно от полупроводници, по-мек лъч — по-скоро за твърдо спояване и наваряване.
Преди имаше още Nd:YAG твърдотелен лазер (1,06 µm) като преходно решение; днес доминират фиберните и дисковите лазери.
Защо ватове, а не ампери?
Защото са две различни физични величини. При мощността е ток по напрежение — и тъй като напрежението на дъгата е почти постоянно (20–40 V), токът в ампери управлява директно топлината. При лазера лъчът доставя светлина (фотони), а не електрически ток — релевантната, директно измерима величина е оптичната мощност = енергия за секунда = ватове. Просто няма „ток" в лъча. Инсталацията черпи електрическа мощност от контакта (също във ватове), но я преобразува с 30–50 % КПД в лазерна светлина. Затова лазерите се класифицират по тяхната оптична изходна мощност във ватове — типично 0,5–20 kW, в зависимост от дебелината на ламарината.
Какъв газ се използва?
Процесният/ при лазера има две задачи: предпазва ваната от окисление и контролира плазмения облак над шева, който отслабва лъча:
• Хелий: Потиска плазмата най-добре — за дълбоки заварки, особено при CO₂ лазерите.
• Аргон: Стандарт за фиберни и дискови лазери върху стомана и неръждаема стомана.
• Азот: За неръждаема стомана (стабилизира структурата), но с риск от пори.
• Поцинковани ламарини: Специални газови смеси, защото изпаряващият се цинк може да разкъса шева.
Двата основни метода:
• Заваряване чрез топлопроводимост: При ниска мощност лъчът топи само повърхността — широки, плоски, гладки шевове, подобно на спояване.
• Дълбоко заваряване (Keyhole): При висока мощност лъчът пробива материала — дълбоки, тесни шевове за структурни съединения.
Приложенията са домейн на прецизността и серийното производство: автомобилостроене (каросерийни части, скоростни кутии), батерийни клетки, електронни корпуси, медицински изделия и всичко, където деформацията би била проблем.
Цената: Инсталациите са скъпи, подготовката на шева трябва да е точна (процепът близо до нула), а безопасността изисква лазерен клас 4 със затворени кабини. За единично производство в работилницата лазерът рядко е първият избор — там управлява MAG или TIG .