Лазерная сварка

Материал из ЭНЭ
Перейти к: навигация, поиск

Лазерная сварка (ЛС)

Доля рынка лазеров и соответствующего оборудования для лазерной сварки, по отношению к общему рынку оборудования для лазерной макрообработки материалов, составляла (2005г.) около 20% Главные достоинства лазерной сварки (наряду с общими преимуществами лазерных технологий обработки материалов):

  • Очень высокое технологическое качество сварного шва (узкая зона теплового воздействия, большое аспектное отношение толщины образца к ширине шва, стойкость к холодным трещинам, минимальные деформации обработанного изделия.);
  • Высокая скорость процесса;
  • Широкий спектр свариваемых разнородных материалов;
  • Высокая контролируемость процесса “on-line”.

Диапазон применений ЛС по виду материалов:

В настоящее время в производится промышленная ЛС металлов в диапазоне толщин 0,5÷50 мм (стали, титан, алюминий, реакторные сплавы). Согласно [1], стандартными СО2-лазерами мощностью до 10 кВт «рутинно» сваривается сталь толщиной до 14 мм; лазерами на Nd:YAG мощностью до 2 кВт – сталь до 4 мм; СО2-лазерами мощностью до 3 кВт свариваются листы из алюминиевых сплавов толщиной до 4 мм [36]; Лазерами на Nd:YAG мощностью до 4 кВт – алюминиевые листы толщиной до 4 мм [5].

Практически ЛС широко применяется в отраслях: автомобилестроение, приборостроение, инструментальная, электротехническая, аэрокосмическая отрасли промышленности. Лазерная сварка (вместе с электронно-лучевой и плазменной) занимает около 10% объема сварных работ в промышленности развитых стран, особенно при серийном производстве с использованием роботов. В автомобильной промышленности Японии и Западной Европы особенно быстро развивается применение «лазер-роботов» для сварки кузовных изделий непосредственно после лазерного раскроя листов и последующей штамповки [9]. Это позволяет экономить до 40 кг металла на каждом кузове; кроме того, резко возрастает коррозионная стойкость и водонепроницаемость сварных соединений в кузовах.

Активно ведутся исследования и разработки процессов сварки сплавов реакторостроения [108] и алюминиевых сплавов [109-114]. Особенно востребована высококачественная сварка алюминиевых листов толщиной до 3 мм с помощью ТТЛДН мощностью 1 кВт, с активным элементом типа “тонкий диск” [109]. Ведется сварка и резка горячих стальных (50 мм толщиной) слябов 45 кВт-СО2-лазерами [5]; многопроходная сварка стали толщиной 60 мм сведенным излучением нескольких Nd:YAG –лазеров суммарной мощностью 11 кВт [36]; сварка сталей под водой Nd:YAG – лазером мощностью 4 кВт [44]. Отмечаются [2] первые опыты промышленного применения волоконных - лазеров для сварки в автомобилестроении и других сходных отраслях. Начались исследования [36] процесса сварки стальных листов с алюминиевыми. Ведутся поисковые исследования гибридных технологий лазерной сварки с участием лазерной технологии: электродуговой и плазменной [27-29,32], ультразвуковой [30].