Лазерная сварка труб

Содержание

Применение лазера для сварки

Лазерная сварка труб

Лазерная сварка — это технология, в которой основным элементом воздействия на материалы является лазер. Главное достоинство лазера – способность концентрировать большую мощность излучения на единицу площади (1-10МВт/см2), что обеспечивает сварку различных материалов толщиной от нескольких микрон до сантиметров.

Действие лазера

Суть сварки лазером заключается в том, что излучение, проходя через фокусирующую систему, концентрируется в определенной точке. Все, что попадает в эту точку, подвергается сильнейшему термическому воздействию.

Похожие процессы происходят при разжигании огня с помощью лупы. Так как лазерное излучение монохромное и когерентное (с постоянной разностью фаз в пространстве или времени), то используя обычную оптическую линзу можно получить высокую концентрацию энергии на очень маленькой площади.

В месте концентрации луча металл быстро расплавляется. Для формирования сварного шва достаточно убрать лазер или расфокусировать его. Благодаря маленькой области термического воздействия в свариваемом материале практически отсутствуют деформации. Шов получается тонким и не требует дальнейшей обработки.

Типы сварочных аппаратов

Лазерный сварочный аппарат использует импульсное или непрерывное излучение, и может делать швы любого типа. Так как мощность излучателя рассчитана на максимальную толщину свариваемого металла, то при сварке тонких листов (0,05-1 мм) применяется расфокусировка луча.

По типу активного тела лазерное сварочное оборудование бывает с:

  • твердотельным лазером;
  • газовым;
  • газодинамическим лазером.

Импульсный лазерный аппарат производит сварку точечно. Для создания сплошного шва сварные точки наносятся с перекрытием.

Частота импульсов у разных моделей разная, обычно в пределах 4-20 Гц. Скорость сварки доходит до 20 м/час.

Твердотельные лазеры

Основным элементом твердотельного прибора является стержень из рубина или стекла с неодимом, который находится в осветительной камере. Когда в камеру с определенной частотой подается свет большой мощности, то в кристалле (активном теле) происходит возбуждение атомов, что приводит к излучению света одной длины волны.

Торцы стержня из рубина представляют собой отражающие зеркала, одно из них частично прозрачное. Через него происходит выход энергии в виде лазерного излучения.

В стационарных установках кроме собственно лазера и оптической системы фокусировки луча аппарат имеет систему газовой защиты, систему перемещения головки и свариваемого изделия.

Твердотельные приборы имеют относительно небольшую мощность от 1 до 6 кВт. Они применяются в основном в микроэлектронике, приборостроении и ювелирном деле, где приходится приваривать выводы микрочипов толщиной несколько микрон, катоды кинескопов электронно-лучевых трубок или сваривать мелкие элементы на ювелирных изделиях. Используется как точечная сварка.

Газовые лазеры

В газовых лазерных устройствах для сварки активным телом является смесь углекислого газа, азота и гелия.

Газовая смесь из баллонов с помощью насоса продувается через газоразрядную трубку, где с помощью электрических разрядов происходит возбуждение газа. Газогазрядная труба имеет отражающее и прозрачное зеркало по торцам, весь процесс происходит, как в твердотельном лазере.

По сравнению с твердотельными газовые лазеры мощнее, их мощность может превышать 20 кВт. Имеют систему водяного охлаждения. Сварочные аппараты с газовым лазером могут варить толстый металл до 2 см со скоростью 1 м/мин.

Газодинамические лазеры

Газодинамические лазерные устройства самые мощные. Активным телом является окись углерода, нагретая до 3000 ⁰K и пропущенная через сопло Лаваля. На выходе из сопла происходит резкое падение давления и, соответственно, охлаждение газа.

При этом процессе молекулы окиси углерода испускают монохромное излучение. Для повышения мощности в качестве источника накачки применяются дополнительные лазеры.

Такой способ позволяет развивать мощность газодинамического лазера до 100 кВт и более, что позволяет варить металлы толщиной 35 мм со скоростью 200 м/час. Такая производительность недоступна другим видам сварки.

Лазерно-дуговая технология

Гибридная технология совмещает в себе преимущества дуговой и лазерной сварки. Когда нужно сваривать толстые листы металла с большой скоростью и минимальным подводом тепла к сварочной зоне в автоматическом режиме, то для этого потребуется оборудование с лазерно-дуговой сваркой.

За счет быстрого разогрева лазером сварочной ванны улучшается качество шва, его глубина. Это уменьшает напряжения и деформации от возникновения соединительного шва.

Кроме этого приводит к большой скорости сварки, появляется возможность провести сваривание в один проход. Нет жестких требований к соединяемым кромкам. В комбинации с дуговой сваркой обычно используется твердотельный лазер.

Особенности процесса

Благодаря возможности концентрировать огромную энергию на маленькой площади лазерная сварка титана, а также алюминия, нержавейки и других металлов не представляет трудностей.

Для лазерной сварки не требуются особые условия. Она может производиться в окружении обычной атмосферы. Как и при дуговой электросварке требуется защита деталей в точке соединения от влияния воздуха. Для этого применяют инертные газы.

Из-за высокой мощности лазерного луча металл в сварочной ванне начинает кипеть. Пары ионизируются и рассеивают луч лазера. Для борьбы с этой проблемой в зону сваривания стали направлять струю газа подавляющего плазму.

Его роль выполняет гелий, который не рассеивает луч благодаря своей легкости и прозрачности. При одновременной подаче защитного и подавляющего плазму газов струя направляется так, что сдувает плазму с рабочей зоны.

Преимущества и недостатки

Главным достоинством лазерной сварки является регулировка количества энергии в конкретной точке на очень маленькой площади. Это позволяет получать прочные и надежные соединения при работе с мелкими изделиями. Поэтому ее применяют высокоточные производства.

Лазерная сварка может использоваться удаленно от оператора. Известна установка для ремонта стальных трубопроводов находящихся на дне водоема. С помощью вращающихся зеркал лазерный луч доставляется на место назначения, где происходит сварка.

Мощные лазеры могут проваривать толстые металлы при узком шве и минимальном термическом воздействии на соседние слои. Имеют высокую степень автоматизации работ, высокую скорость сварки и отличное качество шва.

Главным недостатком лазерной сварки является высокая стоимость оборудования. Установки имеют низкий КПД (не более 2 %), соответственно высокую стоимость сварочных работ.

Меры безопасности

При работе с лазерной сваркой использование очков обязательно. В стационарных установках должны быть защитные экраны, не позволяющие оператору попасть в рабочую зону лазера. Предусматриваются системы блокировки работы лазера при нарушении рабочей зоны персоналом.

Стены помещения покрываются матовой краской имеющей минимальную отражающую способность. В автоматических системах пульты управления и контроля находятся за пределами рабочего помещения.

Источник: https://svaring.com/welding/vidy/lazernaja-svarka

Технология сварки труб разными методами: практические советы и рекомендации

В этой статье мы рассмотрим то, какова технология сварки труб большого диаметра с применением современного оборудования. Тема статьи представляет собой немалый интерес, поскольку повсеместно, время от времени проводятся ремонтно-восстановительные или строительные работы с заменой канализационных, водопроводных и отопительных систем.

При работе с магистральными трубопроводами не обойтись без методов сварочного соединения проводимого на больших диаметрах. Опять же, тема, которая будет рассмотрена в статье, интересна, так как наряду с традиционными металлическими трубами, появились полимерные аналоги, соединение которых предполагает применением иных методов.

Тщательное проваривание шва для получения герметичного соединения

Поэтому, перед тем как рассмотреть основные способы сварки труб, рассмотрим основные модификации трубопроводов большого диаметра, которые можно сваривать воедино.

Стыковка полимерных труб в полевых условиях

Инструкция проведения сварочных работ во многом зависит от диаметра используемых труб. К трубам большого размера относятся изделия с внешним диаметром 530 мм и больше.

Такие изделия применяются в процессе строительства магистральных трубопроводов, предназначенных для транспортировки нефти, газа, воды, теплоносителя централизованной системы отопления и канализационных стоков.

Читайте также  Разметка металла перед сваркой

Все трубы большого диаметра, пригодные для соединения посредством сваривания, можно подразделить на две большие категории:

  • Металлические изделия, к которым относятся круглые электросварные прямошовная и спиралешовные стальные трубы;
  • Полимерные изделия, к которым относится широкий спектр изделий из полиэтилена (ПЭ), полипропилена (ПП) и поливинилхлорида (ПВХ).

Каждая из перечисленных категорий труб соединяется с использованием соответствующих методов и подходящего оборудования.

Методы сборки металлических трубопроводов

На фото — электроды, необходимые для электросварки металла

Независимо от того, что вам предстоит, будь то сварка труб на просвет или применение более технологичных методов, предполагается нагрев металла для образования почти гомогенного и надёжного стыка. Поэтому, в любом случае придется работать со специальным оборудованием, применение которого предусматривает необходимость должного профессионализма и опыта выполнения сварочных работ.

Рассмотрим наиболее популярные методы сварки, которые повсеместно применяются при монтаже металлических трубопроводов различного назначения.

Применение газовой сварки

Использование профессиональной ацетиленовой горелки

Газовая сварка труб — это популярный, испытанный в течение долгого времени, способ соединения металлических деталей с целью получения качественного, прочного и долговечного шва.

Принцип проведения газовой сварки заключается в следующем:

  • кромка свариваемых поперечных срезов разогревается посредством газокислородного пламени;
  • зазор между двух разогретых поверхностей заполняется плавящимся в ходе сварки металлическим прутком.

Важно: Прочностные характеристики шва, полученного при газовой сварке, ниже, чем при электродуговой сварке.
Выбор газового сварного соединения оправдан в том случае, если приходится работать с тонкостенными (до 3,5 мм) трубами.

Схема выполнения поворотных стыков газовой сваркой

При работе с металлопрокатом с использованием газовой горелки применяются следующие материалы:

  • Ацетилен – газ, который отвечает за горение.
  • Кислород – газ, обеспечивающий требуемую температуру горения и стабильность пламени.

Важно: В некоторых случаях ацетилен может заменяться другими горючими газами, например, пропаном или метаном.
Единственным условием, которое необходимо соблюсти, является поддержание более высокой температуры пламени горелки в сравнении с температурой плавления металла.

  • Присадочный материал необходим для заполнения сварного шва. Данный материал подбирается в соответствии с химическими и физическими свойствам обрабатываемых металлов.
  • Флюс используется для предотвращения окисления металла в процессе разогрева. Флюсы в виде пасты или порошка, будучи нанесёнными на разогретые кромки труб, образуют защитную пленку, которая препятствует попаданию кислорода в структуру шва.

Применение флюса необходимо при работе с большинством металлов за исключением углеродистых сталей.

Применение электродуговой сварки

Электродуговая сварка на большом диаметре вручную

Электродуговая сварка труб — это технология, в основе которой применено разогревание металлических поверхностей до рабочей температуры посредством дугового электрического разряда и последующего сплавления с получением прочного надежного шва.

Электродуговая методика известна с давних пор, а потому было разработано множество различных более или менее эффективных способов выполнения такого сварного соединения.

При работе с трубами большого и среднего диаметра наибольшую популярность получило стыковое сваривание, когда оба поперечных стыка сближаются вплотную и центруются, после чего происходит формирование шва.

В соответствии с протяжённостью, выделяются прерывистые и сплошные швы. Качественное проваривание металла сплошным швом требует от специалиста высокой квалификации и внушительного опыта проведения подобных работ.

Механизированная орбитальная технология

Технологическим развитием ручной электродуговой технологии стала орбитальная сварка труб, которая нашла широкое применение при формировании неповоротных стыков на трубопроводах среднего и большого диаметра.

В основе процесса применена дуговая сварка электродами в среде инертных газов. Применение защитного газа, например аргона, позволяет предупредить плавление электрода.

Используя определенные смеси газов можно увеличить скорость и глубину проникновения. Как правило, для получения очень чистого наплавленного валика шва применяется инертная смесь аргона с гелием.

Орбитальная сварка нержавеющих труб или их обычных стальных аналогов предполагает применение двух обязательных компонентов:

  • Источник тока, с которого полается питание и осуществляется контроль подачи тока, вращения электродов, подачи инертного газа и проволоки. Чаще всего, источник тока применяется инверторный, поскольку он прост и эффективен в применении.
  • Орбитальная голова, посредством которой электрод вращается вокруг трубы и происходит целый рабочий цикл.

Благодаря совместной работе этих двух компонентов появляется возможность механизированного применения данного оборудования для получения оптимального качества шва.

Орбитальная сварка труб имеет ряд существенных преимуществ перед процессом выполненным вручную:

  • приемлемая цена готового результата;
  • меньшая трудоемкость процесса и, как следствие, сжатые сроки выполнения поставленной задачи;
  • экономичный расход электродов;
  • возможность работы с разной толщиной стенок при неизменно высоком качестве результата;
  • ровный и герметичный шов по всей окружности, чего непросто добиться, действуя вручную.

Применение лазерной сварки

Электронно-лучевая сварка в действии

Лазерная сварка труб — это высокотехнологичная методика, в основе которой лежит плавка металла с помощью светового луча. Излучение для разогрева металлической поверхности используется монохроматическое с длиной волны, зависящей от природы рабочего тела лазера излучателя.

Эффективность лазерной сварки определяется такими параметрами как:

  • мощность излучения;
  • диаметр и конфигурация пятна фокусировки;
  • темпы передвижения обрабатываемого изделия относительно лазерного луча.

Среди преимуществ технологии отметим следующее:

  • высокая интенсивность точечного прогрева металлической трубы вплоть до достижения температуры плавления.
  • быстрое охлаждение обработанного стыка по мере прекращения воздействия излучения.
  • минимальная ширина шва без ущерба для прочности соединения.

Впрочем, есть и недостатки, среди которых:

  • высокая стоимость оборудования за счет новизны и малого распространения технологии;
  • возможность работы с металлоизделиями с толщиной стенок не больше 1-1,5 мм.

Автоматизированное оборудование для сваривания и резки труб большого диаметра

Стандартный аппарат для проведения лазерной сварки состоит из таких ключевых элементов как активная среда и генератор накачки.

По типу активной среды аппараты подразделяются на следующие категории:

  • газовые;
  • твердотельные;
  • полупроводниковые.

Каждая из перечисленных модификаций может быть применена при сборке высококачественных бытовых трубопроводов, но не более того, так как стенка магистральных систем чаще всего толще 2 мм.

Сварка поворотных, неповоротных и горизонтальных стыков

Порядок выполнения неповоротного стыка

Сварка труб поворотным способом необходима при сборке большинства крупно- и среднеразмерных трубопроводов.

Сварка выполняется в три слоя:

  • на начальном этапе стык условно делится на четыре отрезка;
  • далее провариваются два первых отрезка, после чего делается поворот на 180 градусов;
  • затем свариваются остальные два отрезка;
  • труба поворачивается на девяносто градусов и варится второй слой;
  • на заключительном этапе труба вновь поворачивается на 180 градусов и окончательно сваривается стык.

Сварка неповоротных стыков также выполняется в три слоя. Неповоротные стыки варятся возвратно-поступательным способом. При этом применяется короткая (не больше 2 мм) дуга.

Сварка горизонтальных стыков выполняется электродами с диаметром 4 мм. Так же как и в предыдущем случае электрод при формировании шва движется возвратно-поступательно. В результате образуется валик, высота которого не превышает 1,5 мм.

Стык варится в три-четыре слоя. При формировании последних валиков, диаметр используемых электродов увеличивается до 5 мм при токе до 300 А.

Совет: Если речь идет не о сборке нового водопровода, а об устранении течи в старой системе, может пригодиться холодная сварка для труб отопления или подачи воды.По сути, это разновидность эпоксидного клея с растворенными в нем фрагментами металла.

Устранение течи своими руками можно проводить только на сухих, предварительно зачищенных от краски трубах.

Разумеется, применение холодной сварки в данном случае, это только временная мера, после чего должен быть проведён качественный ремонт поврежденной трубы.

Методы сварки полимерных труб

Технология работы с полимерными трубами в корне отличается от сваривания изделий из металла.

При сборке полимерных трубопроводов применяется два наиболее востребованных метода:

  • Технология стыкового соединения предполагает нагрев и последующее плавление торцов труб до рабочей температуры, и сжатие вплоть до образования герметичного шва.Процесс сваривания осуществляется с использованием специального оборудования состоящего из станины, центраторов и нагревательного элемента.

Станок для стыкового соединения

Устройства для стыкового соединения полимерных труб многофункциональны и позволяют одновременно корректировать, а после центровать срез соединяемых торцов перед последующим нагревом. Нагретые до рабочей температуры трубы сдвигаются посредством механизированной системы домкратов.

Применение специальных станков позволяет выполнять сварочные работы, как в стационарных, так и в полевых условиях при заведомо высоком качестве стыка.

  • Технология электромуфтового соединения позволяет обойтись без сложного оборудования, так как нагревательный элемент является частью муфты для сварки труб.

Наплавление муфты

Полимерная муфта с вплавленной спиралью одевается на стык соединяемых труб, после чего на спираль подается напряжение и пластик оплавляется, образуя надёжное и герметичное соединение.

Вывод

Итак, мы рассмотрели особенности сварных соединений, используемых при сборке различных трубопроводов большого диаметра как металлических, так и полимерных. Остались вопросы, на которые не удалось получить ответ? В этом случае больше полезной информации можно найти, посмотрев видео в этой статье.

Читайте также  Устройство горелки полуавтомата сварочного

Источник: https://gidroguru.com/trubi/osn-operacii/svarka/639-tehnologiya-svarki-trub

Что такое лазерная сварка? Преимущества и недостатки

Лазерная импульсная сварка — нечасто встречающийся, но все же заслуживающий внимания метод соединения металлов и стекла. С помощью такого метода возможна быстрая, качественная и эстетичная лазерная сварка нержавейки, лазерная сварка алюминия и даже сварка серебра.

Весь процесс проходит в автоматическом или полуавтоматическом режиме, поэтому шов всегда получается прочным и долговечным, ведь вероятность человеческого фактора невелика. В этой статье мы кратко расскажем, что из себя представляет лазерная сварка, какие преимущества и недостатки есть у этой технологии.

Общая информация

Лазерная сварка металлов осуществляется с помощью специального оборудования. Как мы писали выше, оно может быть полуавтоматическим (работать под контролем мастера) и автоматическим, вплоть до роботизированных моделей, осуществляющих работу без присутствия человека. Суть сварки с помощью такого оборудования проста: металл нагревается и плавится за счет лазерного луча, поэтому такой метод часто называют просто «сварка лазерным лучом».

У лазерного луча есть ряд очень важных характеристик, которые как раз и позволяют сваривать детали. Например, пучок луча концентрируется строго в одной точке и не рассеивается. Благодаря такой особенности на одном небольшом участке концентрируется большой поток энергии, за счет которой и плавится металл. Этой энергии достаточно для быстрой и качественной сварки даже толстых металлов.

Одна из самых универсальных лазерных установок — это «Квант 15». Такое оборудование часто используется для сварки однородных и разнородных металлов толщиной до 3 миллиметров. Так, например, такой лазерный сварочник широко применяется в стоматологии при создании протезов. Также с его помощью возможна лазерная сварка нержавейки.

Все лазерные установки делятся на два типа: твердотельные и газовые. Также существует лазерно-дуговая сварка. Это гибрид из лазерной и дуговой сварки, который обладает всеми преимуществами и того, и другого метода соединения металлов. Лазерно-дуговая сварка очень технологична и редко применяется в домашних мастерских или на небольших заводах, так что остановимся подробнее на первых двух типах лазерной сварки.

Применение твердотельного лазера

Твердотельный лазер используется в связке со специальными электродами. Электроды могут быть рубиновыми, стеклянными, с примесями неодимов. Схема стандартного твердотельного лазера изображен на картинке ниже. Мощность таких лазерных установок крайне мала и не превышает 6 кВт. Поэтому твердотельные лазеры используют для сварки деталей малых толщин. Например, детали, которые необходимы в микроэлектронике.

Таким лазером можно сварить детали из золота, нихрома или тантала. Можно расплавить проволоку диаметром менее 1 миллиметра. Также можно точечно сварить фольгированные детали.

Применение лазера с газом

Газовые лазеры более мощные по сравнению с твердотельными, поэтому сфера их применения гораздо шире. Здесь вместо электродов используется защитный инертный газ, зачастую аргон. Схему газового лазера вы можете видеть на картинке ниже.

Единственный недостаток газовых лазеров — это их немалый размер и вес. Но он вполне оправдан, ведь за громоздким тяжелым корпусом скрывается большая мощность, достигающая 20 кВт. А это значит, что с помощью такого оборудования можно соединить даже самые толстые детали, не сбавляя скорости (средняя скорость сварки газовым лазером — 60 метров в час).

Но самые впечатляющие, конечно, газодинамические лазеры. Для их работы требуется нагреть газ до очень высоких температур. Сам лазер выдает до 100 кВт и сваривает металл со скоростью 200 метров в час. Конечно, такие установки используются только на очень крупных производствах.

С помощью газовой установки любой мощности становится возможна лазерная сварка алюминиевых сплавов, лазерная сварка кузова автомобиля, лазерная сварка нержавеющей стали и даже лазерная сварка стекла. Так что сфера применения действительно обширна.

Также есть один нюанс, который нужно учесть. Не важно, что вам предстоит: лазерная сварка алюминиевых сплавов, нержавейки или стекла, в любом случае сварочная зона нуждается в защите от кислорода. Здесь все так же, как и при обычной ручной дуговой сварке. Сварочная зона может сильно пострадать от кислорода, шов получится некачественным. Мы уже писали выше, что при газовой сварке лазером используется аргон, но порой этого недостаточно.

Если установка слишком мощная, луч лазера может быстро рассеиваться из-за стремительного испарения металла. Чтобы этого избежать помимо аргона нужно подавать газ, подавляющий плазму. Для этих целей зачастую используют гелий, поскольку он не препятствует аргону и при этом не дает лучу рассеиваться. Опытные мастера используют в работе равную смесь аргона и гелия, обеспечивая сразу две функции: защитную и плазмоподавляющую.

Вместо заключения

Электросварка лазером — это по-настоящему современная технология, которой стоит обучиться, если вы желаете улучшить свои профессиональные навыки. С помощью лазерного сварочника вы без труда соедините металлы больших и малых толщин, вам станет доступна быстрая и качественная лазерная сварка алюминиевых сплавов и нержавеющей стали. Желаем удачи в работе!

[Всего : 0    Средний: 0/5]

Источник: https://svarkaed.ru/svarka/vidy-i-sposoby-svarki/chto-takoe-lazernaya-svarka-preimushhestva-i-nedostatki.html

Лазерная сварка в Москве

Компания Лазерформ оказывает комплексные услуги по лазерной сварке изделлий из металла. Высокопроизводительное оборудование для лазерной сварки собственного производства позволяет проводить практически любые сварочные работы, начиная от фиксации зубчатых колес на оси, и заканчевая точечной сваркой в микроэлектронике. По вопросам сотрудничества обращайтесь по указанной на сайте контактной информации.

Описание технологии лазерной сварки

Лазерная сварка – процесс получения неразъемного соединения путем сплавления примыкающих поверхностей свариваемых частей с помощью излучения лазера. Лазерная сварка относится к методам сварки плавлением, а по плотности энергии – к высококонцентрированным источникам энергии – как электронно-лучевая сварка, сжатая дуга, плазменная сварка.

Локальность лазерной обработки, концентрация теплового воздействия, высокие скорости роста и уменьшения температуры в зоне обработки, а также возможность быстрого образования сварной ванны в заданном объеме позволяют широко применять лазерное излучение для реализации сварочного процесса.

Преимущества лазерной сварки

Большой интерес к лазерной сварке обусловлен специфическими достоинствами, которые выгодно отличают ее от других методов сварки:

  • Лазерная сварка может осуществляться в любой среде и любых условиях, не требует наличия вакуума.
  • Зона термического влияния при лазерной сварке очень мала, при этом сохраняются свойства исходного материала.
  • Лазерная сварка практически не вызывает деформации обрабатываемых изделий, так как зона теплового влияния минимальна.
  • Высокая точность и производительность процесса лазерной сварки достигается при сварке любых марок сталей.
  • Лазерная сварка – один из немногих типов сварки, допускающих соединение разнородных материалов.
  • При лазерной сварке обеспечивается значительная глубина провара при небольшой ширине сварного шва.
  • Лазерная сварка не требует дополнительных расходных материалов (например, присадочных электродов или флюсов и пр.) под различные свариваемые металлы, переналадка под другие материалы определяется только параметрами лазерного излучения, которые просто и гибко настраиваются.
  • Лазерная сварка возможна по месту, без дополнительного закрепления изделий, поэтому возможна обработка изделий крупных габаритов.
  • Лазерная сварка возможна и в труднодоступных местах за счет средств доставки лазерного излучения к месту сварки.
  • Лазерная сварка является бесконтактным методом обработки, позволяя осуществлять процесс сварки в том числе через кварцевое стекло вакуумной камеры.
  • Оборудование и расходы на эксплуатацию для лазерной сварки требуют гораздо меньших капиталовложений, чем для ближайшего аналога – электронно-лучевой сварки.

Точечная импульсная лазерная сварка в микроэлектронике

В приборостроительной промышленности широкую популярность приобрела технология лазерной сварки точечным методом.

Зачастую лазерная сварка может использоваться для получения прочных и герметичных соединений проводников между собой или приварки их к печатной плате, к элементам микросхем, для соединения токопроводящих элементов.

В данном случае показывает высокую эффективность и качество лазерная сварка разнородных материалов: никель-бор, вольфрам-никель и др.

Методы лазерной сварки проводников имеют несомненное преимущество в виду того, что для лазерной сварки нет необходимости в подготовке поверхностей для сварки и зачистке изоляционных слоев (полиуретан, тефлон и др.). Лазерная сварка позволяет удалить изоляцию в месте воздействия непосредственно в процессе сварки.

 Лазерная сварка выводов обмотки якоря с коллектором

Один из примеров – лазерная сварка статора с соединением выводов обмотки якоря с коллектором электродвигателя. Для этого медные выводы должны располагаться в пазах для соединения в коллекторе. Применение технологии лазерной сварки для получения токопроводящего соединения медных выводов с коллектором выполняется без удаления изолирующего слоя.

    

 В приборостроении зачастую важна не механическая прочность изделия под силовыми нагрузками, а необходима качественная фиксация изделий друг с другом, герметичность шва, отсутствие деформаций деталей в процессе сварки.

Читайте также  Специалист сварочного производства

Из-за небольших размеров изделий различные традиционные методы соединений (резьбовые, шпоночные, клепаные, посадки с натягом) не подходят для данных изделий. Другие методы сварки, дающие большой неравномерный нагрев изделий, также не подходят для данной задачи т.к. теряется аккуратного самого сварного шва.

Примеры сварных работ: сварка цилиндрических изделий по поверхности одного из них, круговая сварка по торцу, точечная прихватка деталей перед дальнейшей обработкой.

 Изготовление датчиков давления с помощью лазерной сварки

Большое распространение получила технология лазерной сварки датчиков высокого давления. Внедрение лазерной сварки позволило повысить надежность работы датчика, увеличить диапазон рабочего давления и циклическую прочность. Лазерная импульсная сварка гарантирует высокое качество сварного соединения и обеспечивает технологическую воспроизводимость сварочного процесса.

Ремонт очковых оправ

Оперативный металоремонт товаров  потребления (очковые оправы, ювелирные изделия, бижутерия и др) получил широкое распространение  в применении  лазерной технологии.

Используемое оборудование

Технология лазерной сварки успешно реализуется на следующем оборудовании:

Лазерная установка LaserMaster

Лазерная установка Alfa

Лазерная установка Alfa-Auto

Источник: http://laser-form.ru/technologies/tehwelding.html

Технология лазерной сварки металлов

Лазерная сварка металлов представляет собой рабочий процесс, при котором благодаря направленному лучу происходит нагревание металла и его плавление.

Характерной особенностью такой сварки является то, что шов получается небольшим по ширине, но глубоким.

Почему так происходит? Потому что металлическая поверхность находится под высоким температурным воздействием, которое ограничивается по площади.

Помимо тонких швов, сварка также характеризуется мощным излучением и быстротой обработки.

Особенности и применение

Разделение на технические, технологические и физические особенности сваривания металлов прописано в ГОСТ 19521-74.

В свою очередь, характеристики физического характера делятся по классам:

  1. Термический класс — подразумевает процесс сваривания металлов с использованием тепловой энергии и плавления;
  2. Термомеханический – процесс осуществляется под давлением и с применением тепловой энергии;
  3. Механический – используется механическая энергия и давление.

Лазерное сваривание также имеет свой ГОСТ, относится к первому классу.

Ее особенности в большей мере зависят от особенностей лазерного луча, таких, как направленность, монохроматичность, когерентность.

Благодаря этому луч может концентрироваться точечно и обрабатывать небольшие по площади поверхности. С помощью оптических систем происходит управление лазером.

Лазерная сварка имеет некоторые сходства со сваркой электронными лучами, перед которой имеет определенные преимущества, например, вакуумная среда для более эффективной работы не создается, а цена работ сваривания металла с помощью лазера сопоставляется с классическими способами.

Такой метод сваривания металлов нашел свое применение в автомобильном производстве, поскольку лазерная сварка позволяет экономить материалы, а также обеспечивает герметичность алюминиевого корпуса машины.

Также широко распространено сваривание труб лазером, благодаря своей точности и обеспечению герметичности труб.

Сваривание труб удобно в том плане, что установка сварки может находиться удаленно от непосредственного места соединения.

Чаще всего, лазер используется для сваривания проблемных металлов: нержавейки и алюминия.

Потому что при сваривании нержавеющих материалов и алюминия происходит их быстрое окисление, что в последствии ведет к образованию некачественных швов.

Лазерные лучи не допускают подобных дефектов, поскольку отличаются скоростью обработки поверхности.

Сваривание лазером подразделяется на точечное и шовное (см. видео).

Точечная сварка позволяет обрабатывать даже очень мелкие детали (менее 100 мкм), отвечает требованиям ГОСТ 28915-91. Точечная сварка применяется в создании электронной аппаратуры.

:

Тонкие материалы также подвергаются именно такому методу сваривания, но при этом необходимо выставить определенные параметры для того, чтобы плавление нержавеющих сталей не было глубоким.

Точечная сварка производится очень быстро.

Шовная – классический способ сваривания нержавеющих материалов, труб.

Как уже говорилось выше, шов при лазерной обработке получается очень аккуратным и небольшим. Дефектность шва проверяется по ГОСТ Р ИСО 5817-2009.

Оборудование, которое применяется для сваривания труб, нержавейки и других материалов, имеет свои разновидности и принципиальные отличия.

Промышленную сварку труб см. на видео.

Разновидности аппаратов

Для выполнения работы своими руками необходим аппарат сварки лазером, который должен отвечать требованиям ГОСТ.

В свою очередь аппарат делится на два вида: твердотельный и газовый:

  • Твердотельный аппарат сварки отличается от газового длиной излучаемых волн, они короче, а мощность – слабее. Чаще всего встречается импульсный режим работы аппарата, но иногда он бывает импульсным и непрерывным. Работа протекает по следующей схеме: лазерное излучение происходит из стеклянного стержня (твердотельного активного элемента). При этом включается рубин, гранат алюмоиттриевый и неодим. Стержень располагается в специальной камере, которая освещается лампой накачки. Эта лампа создает световые вспышки. Применяют такое оборудование для обработки тонких электронных приборов, точечной сварки материалов из фольги, например, катодов кинескопа, которые используются в производстве телевизоров;
  • Газовый аппарат может работать в непрерывном или импульсном режимах. Это более мощное оборудование с высоковольтными источниками тока. Аппарат с поперечным типом прокачки газа является компактным, при этом позволяющим сваривать металлы, толщина которых не превышает 20 мм. Аппарат более мощного типа – газодинамический, где горячие газы выступают в качестве активной среды.

Цена на такой аппарат очень различается, она зависит от производителя, от конкретного типа оборудования, его размеров и пр., но при этом остается очень высокой.

Импульсные и непрерывные лазеры

Импульсная лазерная установка отвечает требованиям ГОСТ 28915-91, применяется чаще непрерывной, поскольку при точечном воздействии импульсная установка дает лучший эффект.

Технология  заключается в скоплении большого количества энергии и ее воздействии на предмет в течение короткого промежутка времени.

Такой метод сваривания, когда применяется импульсная установка, широко применяется при взаимодействии с металлами, которые легко подвергаются деформации, например, при использовании нержавеющих материалов.

:

При этом аппарат действует таким образом, что материал проплавляется только на поверхности, исключая сквозные отверстия.

Непрерывная лазерная сварка позволяет делать сплошной шов, который может различаться по глубине.

Эта технология подразумевает образование парогазового канала, который обрабатывает металлы различной толщины, а зона проплавления при этом остается узкой.

Надо сказать, что мощность непрерывного лазерного излучения записана в ГОСТ, должна отвечать всем требованиям согласно этому документу.

Цена на импульсные установки достаточно высока.

Особенности сварки различных металлов

Сваривание сталей, алюминия, титана имеет свои особенности, рассмотрим подробнее.

Сваривание сталей подразумевает обязательное очищение поверхности от коррозии, окалины, влаги и прочего.

Это необходимо для того, чтобы в процессе работы не возникало пористости и оксидных соединений.

Иногда из-за неочищенной поверхности в самом шве могут возникать холодные трещины, при сварке стальных труб это образование не допустимо.

:

Зачистка поверхности делается с использованием нержавеющих щеток не только в том месте, где будет располагаться шов, но еще и на прилегающей площади (10-15 см). Место сваривания сталей необходимо обезжирить.

Сварка нержавеющих сталей внахлест не рекомендуется из-за чувствительности материала к концентраторам напряжения, только в стык.

Лазерная сварка стальных труб – дело непростое, поэтому выполнять его своими руками не рекомендуется, лучше доверить его специалистам.

Магниевые сплавы и алюминий также имеет свои особенности.

Обычная сварка может сопровождаться испарением легирующих элементов и окислением поверхности.

Поверхность материалов обрабатывается механически, проходит травление, а впоследствии осветляется, промывается с помощью горячей воды, а перед сваркой зачищается шабером.

Магниевые сплавы соединяются без использования подкладок.

Соединение титана предполагает ряд сложностей:

  • при высоких температурах материал становится химически активным веществом;
  • когда температура при обработке титана начинает превышать 330 градусов, тогда можно увидеть рост зерна;
  • могут возникать холодные трещины в самом шве из-за высокого уровня содержания водорода.

Все перечисленные трудности можно избежать при использовании лазерной сварки титана.

Перед рабочим процессом необходимо обработать поверхность титана: зачистить, можно использовать для этого пескоструйную обработку, химически затравить, обеспечить впоследствии осветление и промыть.

Для создания качественного шва на поверхности титана необходимо обработать его гелием. К сварке титана применим ГОСТ Р ИСО 5817-2009.

Ручная сварка

Сегодня можно приобрести станок лазерной сварки, работать на котором можно в домашних условиях, своими руками. Цена такого станка будет не слишком высока.

Благодаря ему, можно своими руками отремонтировать ювелирные изделия, подкорректировать оправу очков, обработать медицинское оборудование, своими руками произвести поверхностное уплотнение материалов, точечная спайка также имеет место быть.

Сварка своими руками предполагает более быстрое соединение материалов.

:

При этом необходимо учитывать, что лазер способен излучать видимые и невидимые лучи большой мощности.

Чаще всего, это невидимый инфракрасный луч, поэтому при работе с аппаратом необходимо соблюдать технику безопасности.

Оборудование для соединения материалов лазером должно быть оснащено крышками безопасности.

Процесс лазерной сварки см. на видео.

Источник: https://rezhemmetall.ru/lazernaya-svarka-metallov-stali-alyuminiya-nerzhavejki-titana.html

Понравилась статья? Поделить с друзьями: