Во-первых, что такое лазер? Первый в мире лазерный луч был получен в 1960 году с помощью лампы-вспышки для возбуждения зерен кристаллов рубина. Из-за ограничения теплоемкости кристалла он мог производить только очень короткий импульсный луч с очень низкой частотой. Хотя мгновенная пиковая энергия импульса может достигать 106 Вт, это все равно низкая выходная энергия.
Лазерная технология использует поляризатор для отражения луча, генерируемого лазером, так, чтобы он концентрировался в фокусирующем устройстве и производил луч огромной энергии. Если фокус находится близко к заготовке, заготовка расплавится и испарится в течение нескольких миллисекунд. Этот эффект можно использовать в процессе сварки. Появление мощного-CO2а мощные-лазеры YAG открыли новую область лазерной сварки. Ключом к оборудованию для лазерной сварки являются мощные-лазеры. Есть две основные категории. Один из них — твердотельный лазер, также известный как Nd:YAG-лазер. Nd (неодим) — редкий аристократический элемент, YAG означает иттрий-алюминиевый гранат, а его кристаллическая структура аналогична рубину. Длина волны лазера Nd:YAG составляет 1,06 мкм. Основное преимущество заключается в том, что генерируемый луч можно передавать по оптическому волокну, поэтому можно обойтись без сложной системы передачи луча. Он подходит для гибких производственных систем или удаленной обработки и обычно используется для заготовок с высокими требованиями к точности сварки. Лазеры Nd:YAG с выходной мощностью 3–4 кВт широко используются в автомобильной промышленности. Другой тип — газовый лазер, также известный как CO.2лазер. Молекулярный газ используется в качестве рабочей среды для создания инфракрасного лазера с единым размером 10,6 мкм. Он может работать непрерывно и выдавать очень большую мощность. Стандартная мощность лазера составляет 2-5 киловатт.
По сравнению с другими традиционными технологиями сварки основными преимуществами лазерной сварки являются:
1. Быстрая скорость, большая глубина и небольшая деформация.
2. Сварка может выполняться при комнатной температуре или в особых условиях, сварочное оборудование простое. Например, лазерный луч не отклоняется при прохождении через электромагнитное поле; лазеры могут выполнять сварку в вакууме, воздухе и определенных газовых средах, а также сваривать стекло или материалы, прозрачные для лазерного луча.
3. Он может сваривать огнеупорные материалы, такие как титан, кварц и т. д., а также разнородные материалы с хорошими результатами.
4. После фокусировки лазера плотность мощности становится высокой. При сварке устройств большой-мощности соотношение сторон может достигать 5:1 и до 10:1.
5. Возможна микросварка. После того, как лазерный луч сфокусирован, он может получить очень маленькое пятно и его можно точно позиционировать, чтобы его можно было применять.
Применяется при сборке и сварке микро- и мелких деталей в массовом автоматизированном производстве.
6. Он может сваривать недоступные детали и осуществлять бесконтактную дистанционную сварку, что обеспечивает большую гибкость. Особенно в последние годы технология передачи по оптоволокну была внедрена в технологию лазерной обработки YAG, что позволило более широко продвигать и применять технологию лазерной сварки.
7. Лазерный луч можно легко разделить во времени и пространстве, что обеспечивает одновременную много-лучевую обработку и обработку на нескольких-станциях, обеспечивая условия для более точной сварки.
Однако лазерная сварка имеет и определенные ограничения:
1. Требуется высокая точность сборки заготовок и отсутствие возможности значительного смещения положения лазерного луча на заготовке. Это связано с тем, что размер лазерного пятна после фокусировки мал, сварной шов узкий и добавляется присадочный металл. Если точность сборки заготовки или точность позиционирования балки не соответствует требованиям, легко могут возникнуть дефекты сварки.
2. Стоимость лазеров и связанных с ними систем относительно высока, что приводит к большим первоначальным инвестициям.
