Лазерне зварювання — Способи зварювання

працює зовсім інакше, ніж усі дугові процеси: тут плавить не , а сфокусований лазерний промінь. Промінь концентрує свою енергію в точці розміром у частки міліметра — густина енергії така висока, що метал там миттєво випаровується й виникає «паровий канал» (keyhole). Лазер «протикає» матеріал, і за фокусом розплав знову змикається в шов.

Результат — точна протилежність ручному дуговому зварюванню:

• Надзвичайно вузькі, глибокі шви: Відношення глибини до ширини може бути 10:1 і більше.

• Мінімальна : Тепло зосереджене в точці, решта деталі лишається холодною — майже без деформації та зміни структури.

• Найвища швидкість: Тонкі листи зварюються за частки секунди.

До того ж: безконтактно. Лазеру не потрібні електрод, контакт дроту чи пальник на виробі. Це дозволяє у важкодоступних місцях і бездоганну автоматизацію з роботами.

Які бувають лазери?

Їх розрізняють за середовищем, що створює світло:

• CO₂-лазер (10,6 мкм): Класика для товстих сталевих листів. Довго був стандартом, сьогодні в зварювальній техніці значною мірою витіснений.

• Волоконний лазер (близько 1,06 мкм): Сучасний стандарт. Компактний, найвища ефективність, світло можна спрямовувати скловолокном. Ідеальний для роботів і тонких швів.

• Дисковий лазер (близько 1,03 мкм): Дуже висока потужність з відмінною якістю променя — для товстих листів і високих швидкостей.

• Діодний лазер: Безпосередньо з напівпровідників, м'якший промінь — радше для твердого паяння та наплавлення.

Раніше був ще твердотільний Nd:YAG-лазер (1,06 мкм) як проміжне рішення; сьогодні домінують волоконний і дисковий.Чому вати, а не ампери?

Бо це дві різні фізичні величини. В потужність — це струм на напругу, і оскільки напруга дуги майже стала (20–40 В), струм в амперах безпосередньо керує теплом. Лазер дає світло (фотони), а не електричний струм — релевантна, безпосередньо вимірювана величина — це оптична потужність = енергія за секунду = ват. У промені просто немає «струму». Установка, щоправда, бере електричну потужність із розетки (теж у ватах), але перетворює її на лазерне світло з ККД 30–50 %. Тому лазери класифікують за оптичною вихідною потужністю у ватах — зазвичай 0,5–20 кВт залежно від товщини листа.

Який газ використовують?

Процесний/ у лазера має два завдання: захищає ванну від окислення і контролює плазмову хмару над швом, яка послаблює промінь:

• Гелій: Найкраще пригнічує плазму — для глибоких зварювань, особливо на CO₂-лазерах.

• Аргон: Стандарт для волоконних і дискових лазерів на сталі та нержавіючій сталі.

• Азот: Для нержавіючої сталі (стабілізує структуру), але з ризиком пор.

• Оцинковані листи: Спеціальні газові суміші, бо цинк, що випаровується, може розірвати шов.

Два основні процеси:

• Зварювання теплопровідністю: За низької потужності промінь плавить лише поверхню — широкі, плоскі, гладкі шви, подібно до паяння.

• Глибоке зварювання (keyhole): За високої потужності промінь пробиває матеріал — глибокі, вузькі шви для конструктивних з'єднань.Застосування — це царина точності й серії: автомобілебудування (кузовні деталі, коробки передач), акумуляторні комірки, корпуси електроніки, медичні деталі та все, де деформація була б проблемою.

Ціна: установки дорогі, підготовка шва має бути точною (зазор майже нуль), а безпека вимагає лазерного класу 4 із закритими кабінами. Для одиничного виробництва в майстерні лазер рідко є першим вибором — там панує MAG або TIG.