Лазерная сварка была одним из первых применений промышленной лазерной обработки материалов. В большинстве ранних применений лазеры производили сварные швы более высокого качества, что приводило к повышению производительности. По мере развития класса лазеров теперь доступны лазерные источники с более высокой мощностью, различной длиной волны и более широким диапазоном импульсных возможностей. В дополнение к этому, доставка луча, аппаратное и программное обеспечение для управления оборудованием, а также технологические датчики внесли свой вклад в новые и лучшие разработки в процессе лазерной сварки.
Лазерная сварка предлагает уникальные преимущества, в том числе низкое тепловложение, узкие зоны плавления и термического влияния, а также превосходные механические свойства материалов, которые ранее было трудно сваривать с использованием процессов, которые генерировали бы большой подвод тепла к детали. Эти свойства приводят к более прочным и косметически привлекательным сварным швам, сформированным лазерной сваркой. Кроме того, лазерная сварка требует гораздо меньше времени на настройку и, при добавлении датчиков лазерного слежения, может быть автоматизирована, что приводит к снижению себестоимости продукции. Все эти новые технологии еще больше расширяют область применения лазерной сварки. Сварка волоконным лазером с использованием различных металлов, форм, размеров и объемов деталей успешно применяется во многих отраслях промышленности.
Сварка аккумуляторов
Лазерная сварка алюминиевых сплавов (обычно серии 3000) и чистой меди для формирования электрических контактов с положительным и отрицательным полюсами аккумулятора. Все материалы и комбинации материалов, используемые в батареях, являются кандидатами на новый процесс сварки волоконным лазером. Нахлесточные, стыковые и угловые сварные соединения позволяют выполнять различные соединения внутри батареи. Лазерная сварка материала наконечника с отрицательным и положительным электродами создает электрический контакт в упаковке. Последний этап сварки аккумуляторной батареи, герметизация швов алюминиевых банок, создает барьер для внутреннего электролита.
Поскольку ожидается, что батареи будут надежно работать в течение 10 и более лет, лазерная сварка выбрана из-за ее неизменно высокого качества. Используя правильное сварочное оборудование и процесс для волоконного лазера, лазерная сварка неизменно обеспечивает высокое качество сварных швов на алюминиевых сплавах серии 3000.
Прецизионная сварка
Уплотнения, используемые на судах и химических нефтеперерабатывающих заводах, а также в фармацевтической промышленности, изначально изготавливались методом сварки методом TIG. Поскольку они используются в чувствительных средах, эти компоненты прецизионно обработаны и отшлифованы из жаростойких и химически стойких сплавов на основе никеля. Размеры партий, как правило, небольшие, а объемы наладки большие. Понятно, что сборка этих компонентов теперь улучшена с помощью сварки волоконным лазером.
Причины замены прежнего процесса роботизированной дуговой сварки сваркой с использованием волоконного лазера включают: стабильное качество лазерной сварки; простота перехода с одной конфигурации компонентов на другую, что сокращает время настройки и повышает производительность; и снижение затрат за счет автоматизации процесса лазерной сварки за счет сборки датчиков лазерного слежения.
Газонепроницаемая сварка
Герметичная электроника в медицинских устройствах, таких как кардиостимуляторы и другая электроника, сделала сварку волоконным лазером предпочтительным процессом для приложений, требующих высочайшего уровня надежности. Недавние достижения в процессах герметичной сварки позволили решить проблемы, связанные с лазерной сваркой и конечной точкой сварного шва, которая является критически важным местом для выполнения герметичных швов.
Предыдущие методы лазерной сварки создавали углубления в конечной точке, когда лазерный луч был выключен, даже при уменьшенной мощности лазера. Усовершенствованное управление лазерным лучом устраняет образование ямок как в тонких, так и в глубоких сварных швах. Результатом является постоянное качество сварного шва без пористости в конечной точке, улучшенный внешний вид и более надежное уплотнение.
Сварка разнородных металлов
Возможность изготовления изделий из разнородных металлов и сплавов значительно повышает гибкость проектирования и производства. Оптимизация свойств готового продукта, таких как коррозионная стойкость, износостойкость и термостойкость, при одновременном контроле затрат является общей мотивацией для выполнения сварки разнородных металлов. Примером может служить соединение нержавеющей стали и оцинкованной стали. Благодаря своей превосходной коррозионной стойкости нержавеющая сталь 304 и оцинкованная углеродистая сталь используются в самых разных областях, таких как кухонная утварь и аэрокосмические компоненты. Этот процесс сопряжен с некоторыми особыми проблемами, не в последнюю очередь потому, что цинковое покрытие может создавать серьезные проблемы с пористостью сварного шва.
Энергия, используемая для плавления стали и нержавеющей стали в процессе сварки, приводит к испарению цинка примерно при 900 градусах Цельсия, что значительно ниже температуры плавления нержавеющей стали. Низкая температура кипения цинка приводит к образованию паров при замковой сварке. При попытке выйти из расплавленного металла пары цинка могут попасть в затвердевший шов, что приведет к чрезмерной пористости сварного шва. В некоторых случаях пары цинка могут выделяться при затвердевании металла, создавая пористость или шероховатость на поверхности сварного шва.
При правильном проектировании соединения и выборе параметров лазерного процесса отделка и механическая сварка могут быть легко выполнены. Нахлесточные сварные швы из нержавеющей стали 304 толщиной 0,6 мм и оцинкованной стали толщиной 0,5 мм не имели трещин или пористости как на верхней, так и на нижней поверхностях.
