Laserové svařování
Přesnost se zaostřeným světlem — úzké svary, minimální teplo, nejvyšší rychlost
AI generated Při laserovém svařování soustředí laserový paprsek energii na malý bod a taví materiál bezkontaktně. Výsledkem jsou extrémně úzké a hluboké svary s minimální tepelně ovlivněnou zónou a deformací — měřítko přesnosti a rychlosti v sériové výrobě.
Laserové svařování funguje úplně jinak než všechny metody s obloukem: Tady netaví oblouk, ale zaostřený laserový paprsek. Paprsek soustředí energii na bod o velikosti zlomků milimetru — hustota energie je tak vysoká, že kov se tam okamžitě odpaří a vznikne „parní kanál“ (keyhole). Laser „probodne“ materiál a za ohniskem se svarová lázeň opět spojí do svaru.
Výsledek je přesný opak ručního svařování:
• Extrémně úzké a hluboké svary: Poměr hloubky k šířce může být 10:1 a více.
• Minimální tepelně ovlivněná zóna: Teplo se soustředí na bod, zbytek součásti zůstává studený — minimální deformace, minimální změny struktury.
• Nejvyšší rychlost: Tenké plechy se svaří za zlomky sekund.
K tomu přidej: Bezkontaktně. Laser nepotřebuje elektrodu, žádný kontakt drátu, žádný hořák u obrobku. To umožňuje svařování na těžko přístupných místech a perfektní automatizaci s roboty.
Jaké lasery existují?
Rozlišujeme je podle média, které vytváří světlo:
• CO₂ laser (10,6 µm): Klasika pro tlusté ocelové plechy. Dlouho byl standardem, dnes je ve svařovací technice z velké části překonán.
• Vláknový laser (cca 1,06 µm): Moderní standard. Kompaktní, nejvyšší účinnost, světlo se dá vést skleněným vláknem. Ideální pro roboty a jemné svary.
• Diskový laser (cca 1,03 µm): Velmi vysoký výkon při vynikající kvalitě paprsku — pro tlusté plechy a vysoké rychlosti.
• Diodový laser: Přímo z polovodičů, měkčí paprsek — spíše pro pájení a navařování.
Dříve existoval ještě Nd:YAG pevnolátkový laser (1,06 µm) jako přechodové řešení; dnes dominují vláknové a diskové lasery.
Proč watty a ne ampéry?
Protože to jsou dvě různé fyzikální veličiny. U oblouku je výkon proud krát napětí — a protože napětí oblouku je přibližně konstantní (20–40 V), řídí proud v ampérech přímo teplo. U laseru dodává paprsek světlo (fotony), ne elektrický proud — relevantní, přímo měřitelnou veličinou je optický výkon = energie za sekundu = watty. Ve svazku prostě není žádný „proud“. Zařízení sice odebírá elektrický výkon ze zásuvky (také ve wattech), ale přeměňuje ho s účinností 30–50 % na laserové světlo. Proto se lasery klasifikují podle optického výstupního výkonu ve wattech — typicky 0,5–20 kW, podle tloušťky plechu.
Jaký plyn se používá?
Procesní/ochranný plyn má u laseru dva úkoly: chrání lázeň před oxidací a kontroluje oblak plazmatu nad svarem, který zeslabuje paprsek:
• Helium: Nejlépe potlačuje plazma — pro hluboké svary, zejména u CO₂ laserů.
• Argon: Standard pro vláknové a diskové lasery na oceli a nerezu.
• Dusík: Pro nerez (stabilizuje strukturu), ale s rizikem pórů.
• Pozinkované plechy: Speciální směsi plynů, protože odpařující se zinek může roztrhnout svar.
Dva základní procesy:
• Svařování tepelnou vodivostí: Při nízkém výkonu paprsek taví pouze povrch — široké, ploché, hladké svary, podobné pájení.
• Hluboké svařování (keyhole): Při vysokém výkonu paprsek prorazí materiál — hluboké, úzké svary pro konstrukční spoje.
Aplikace jsou doménou přesnosti a sériové výroby: automobilový průmysl (karoserie, převodovky), bateriové články, elektronické kryty, medicínské díly a vše, kde by deformace byla problém.
Cena: Zařízení jsou drahá, příprava svaru musí být přesná (mezera téměř nulová) a bezpečnost vyžaduje laserovou třídu 4 s uzavřenými kabinami. Pro kusovou výrobu v dílně není laser často první volbou — tam vládne MAG nebo WIG svařování.