Лазерная сварка среди многих других видов сварки отличается тем, что позволяет достичь наименьших сварных швов. Кроме того, его применяют при производстве микроэлектроники, так как станки лазерной сварки способны резать детали с минимальной погрешностью, а также выполнять идеальной, круглой формы отверстия, диаметром 0,5 мм. Поэтому, лазерная сварка и резка считается «ювелирным», то есть идеально точным и к тому же и быстрым.
Источником света лазерной сварки является сфокусированный лазерный (или твердотельный газовый) луч. Луч формируется в лазер – генераторе, затем фокусируется с помощью системы фокусировки, и попадает на сварное изделие, проникая в него, нагревает и расплавляет материал изделия (лучи бывают импульсного и постоянного действия). Существует 3 вида лазерной сварки:
- микросварка (соединения элементов толщиной, глубиной проплавления до 100 мкм);
- мини-сварка (глубина проплавления 0,1-1 мм);
- макро сварка (глубина проплавления больше 1 мм).
Микросварки лазером и мини-сварка лазером получило распространение в производстве микроэлектроники. Таким образом, применение лазерной сварки данных видов проявляется в производстве элементов печатных плат. Резка пластмассовых изделий, при необходимости, также осуществляется данными видами сварки.
Макро сварка лазером находит свое применение практически в любой отрасли промышленности, так как существуют станки для макро сварки, которые способны работать на огромных мощностях и плавить самые термостойкие марки металлов на глубины в несколько сантиметров, а может и десятки сантиметров. Кстати, видео применения лазерной сварки вы можете посмотреть на страницах нашего специализированного сайта.
Устройство твердотельного лазера
Конструкция прибора твердотельного лазера такова, что является достаточно примитивной (см. рис.). В качестве активного тела используется рубиновая трубка или стеклянная трубка со специальными примесями: Nd-Glass (неодима), Nd-YAG (алюмоіттриєвого граната, легированного неодимом), Yb-YAG (иттербия).
От высокомощной лампы накачки, активное тело формирует луч, который отражается от зеркал, установленных по торцам, причем одно из зеркал является условно-віддзеркалюючим. Это означает, что когда луч набирает достаточную мощность (концентрацию) во время того, как отражается от зеркал, условно-віддзеркалююче зеркало перестает отражать его, пропуская луч через себя, дальше, к свариваемой детали.
Приборы твердотельного лазерного сварки могут быть для производства микросварки и мини-сварка. Они не способны производить лучи больших мощностей; современные показатели мощности таких установок колеблется в пределах от 1 кВт до 6 кВт включительно.
Устройство газового лазера
Принцип работы газового лазера отличается от твердотельного тем, что он использует смесь газов (СО2+N2+), закачанных в газоразрядную трубку.
Как видно на рисунке, активное тело (смесь газов) закачивается в трубку, в которой находятся электроды. Данные электроды предназначены для создания электрического разряда между ними, что приводит к нарушению энергетического газа.
Собственно, таким образом и формируется лазерный газовый луч, а в другом, он также отражается от зеркал, набирает концентрацию, как и твердотельный, после чего перестает срабатывать вторых условно віддзеркалююче зеркало, и происходит выброс луча к свариваемой детали.
Однако, на втором рисунке была показана схема воздействия лазера, который имеет продольную систему прокачки газа, он имеет недостаток, который проявляется в больших габаритах сварной установки.
На следующем же рисунке изображена схема все той же газовой лазерной системы, но уже с поперечной системой прокачки газа.
В обеих конструкциях установок газовых лазеров, они имеют солидную мощность около 20 кВт и больше, благодаря чему может проводится сварки металлов с толщиной изделия до 2 см; при этом скорость сварки развивается до 60 метров в час, что является довольно солидным показателем для многих других видов сварки.
Устройство газодинамического лазера
Имеется и третий вариант лазерных установок, которые значительно отличаются от предыдущих, они имеют наиболее высокие мощности (100 кВт), способные производить сварку разной тугоплавкости металлов, толщиной до 35 мм, иногда даже больше. При этом скорость сварки шва доходит до 200 метров в час.
Итак, суть резонатора данной сварочной установки заключается в том, что разогретый до температуры 1000 – 3000 градусов газ, подается в зону со сверхзвуковой скоростью через сопло; расширяясь и охлаждаясь, молекулы CO2 способствуют переходу на новый, более низкий энергетический уровень, с образованием когерентного излучения.
В заключение статьи следует сказать, что данный вид сварки является довольно экономичным в отношении расхода электроэнергии и позволяет проводить работу на различных напряжениях.