Апарати лазерного зварювання

Що таке лазерне зварювання?

Насамперед треба згадати – що таке зварювання. Взагалі. І без базових знань, на жаль, тут не обійтись. Тож згадуйте, а ми продовжимо.

Зварювання визначають, як отримання нероз'ємних з'єднань через встановлення міжатомних зв'язків між частинами, що зварюються, при їхньому місцевому або загальному нагріванні, пластичному деформуванні або спільному впливі того й іншого. Щоб отримати ці міжатомні зв'язки, у найпростішому випадку, достатньо дві деталі зблизити між собою на відстань, що дорівнює міжатомній. Але в процесі зближення ми зауважимо, що деталі починають відштовхуватися одна від одної і нам потрібно докладати набагато більше зусилля для зближення, ніж передбачалося спочатку.

Зусилля, що докладається, - це енергія в чистому вигляді. У звичних нам способах зварювання ця енергія вкладається в деталі у вигляді зварювальної дуги.

Але все змінилося в 60-х роках минулого століття з моменту винаходу, власне, лазера.

Термін «лазер» - це абревіатура і складається з перших літер англійської фрази: «Light amplification by the stimulated emission of radiation», що можна перекласти як: «Посилення світла індукуванням емісії випромінювання». Сенс сказаного у цьому, що лазер перетворює енергію (переважно електричну) в електромагнітну, тобто - випромінювання. Тут можна було б заперечити, що звичайнісінька лампа розжарювання робить те саме. І це абсолютно правильно. Вся сіль лазера - це якість випромінюваної енергії. І тут йому немає рівних. Лампа розжарювання випромінює весь спектр електромагнітних хвиль, причому з різним часом випромінювання (фазою). Тому зібрати таке випромінювання для отримання прийнятної енергії для зварювання неможливо. Лазер же, на відміну від інших перетворювачів енергії, випускає когерентне випромінювання. І монохромне.

Тобто, лазер випромінює хвилі суворо однієї довжини. Випромінювання це синфазне. І якість цього випромінювання наразі неможливо перевищити.

Що це дає? Щодо зварювання – це можливість отримання гігантських щільностей енергії, які звичайній дузі і не снилися. А також мінімальну площу впливу, бо немає інтерференції. І можливість підібрати джерело випромінювання із чітко заданою довжиною хвилі для кожного конкретного металу (це завдання поки що у стадії вирішення, але навчилися варити з використанням однієї довжини хвилі).

Тепер перестаємо згадувати наукові терміни та переходимо до зварювальних.

Ми дійшли того, що зварювальну дугу можна замінити лазерним випромінюванням. Засноване це у тому, що це метали випромінювання поглинають. Так, звичайно, частина випромінювання відбивається від поверхні, і для різних металів і поверхонь ця частина змінюється і часом істотно. Але рештою, поглиненою, - достатньо, щоб метал розплавити. А там, де метал розплавили, отримати зварювання – легше за легке.

Тепер лазерне зварювання вже не здається чимось космічним та недоступним. Тепер, якщо розглянути зварювальний пост для лазерного зварювання, то він не здається фантастикою, бо у нас є звичайний залізний ящик як джерело енергії, яке так само підключається до розетки. Так само є спеціальний інструмент для маніпуляцій енергією (зварювальний пальник). І абсолютно стандартний, що відповідає всім правилам, балон зі стисненим газом для захисту розплавленого та нагрітого металу від кисню повітря, щоб запобігти окисненню.

Таким чином у нас і виходить, що лазерне зварювання перестає бути дивиною, долею військових та космонавтів, а просочується у повсякденне зварювальне життя.

Тепер варто приділити деяку увагу наявним типам лазерів. На даний момент найбільш поширені три основні конструктивні типи лазерів:

• твердотільні
• газодинамічні
• волоконні

Всі ці системи мають свої переваги та недоліки, а галузь їх застосування ґрунтується на характеристиках їхнього випромінювання.

Обладнання, яке ми пропонуємо, є останнім досягненням вчених – т.зв. волоконний лазер. У звичайних системах джерело випромінювання – це один пристрій, а хвилевід – інший. У волоконних лазерах хвилевід і є джерелом випромінювання. Цим досягається досить високий ККД системи, а найголовніше – висока надійність системи. Хоча ніхто не скасовує людський фактор – і мега захищений лазер-хвилевід можна пошкодити. І тут до нас підкрадається, мабуть, єдиний недолік лазерних систем – складність у ремонті. У разі пошкодження хвилеводу відремонтувати його зможе лише виробник.

Лазер – як це працює

Джерело лазерного випромінювання генерує лазерний промінь із заданими властивостями. Цей промінь хвилеводом транспортується до місця зварювання і за допомогою спеціального пристрою, що об'єднує фокусуючий блок, блок подачі захисного газу, блок подачі присадного дроту (якщо треба) і блок захисту - направляється на метал, що зварюється. Цей пристрій виконано у вигляді руків’я молоткового або пістолетного типу. Сфокусоване випромінювання поглинається металом і миттєво розплавляє його, а також присадний дріт (якщо необхідно), і розплавлений метал утворює загальну для двох заготовок зварювальну ванну, і, власне, формується зварювальний шов.

Переваги та недоліки зварювання лазером

Перевагою лазерного зварювання є величезна щільність енергії, що дозволяє виробляти зварювання з величезними швидкостями, недосяжними звичайними способами. Це дає мінімально можливу погонну енергію – і як наслідок – мінімальну деформацію.

Тут же поряд – і можливість зварювання алюмінію. І міді з її металами (але теплопровідність цих нікуди не подіється).

Зварювання виконується переважають у всіх просторових положеннях без застосування спеціальних прийомів, тобто - легко і невимушено.

Також перевагою лазерного зварювання є набагато менші вимоги до кваліфікації зварювальника.
Зварювальні роботи із застосуванням лазерного зварювання дуже легко автоматизувати та роботизувати. Штучний інтелект не може впустити заготовку на хвилевід, і йому не потрібно відпочивати. Увімкнув – і працює 24/7.

Варто розглянути недоліки таких систем. Основний – це низький ККД, тобто. лазерний зварювальний апарат потребує застосування спеціальної системи охолодження. Що спрямовує нас до іншого недоліку – це його вартість. Варто звернути увагу і на незвичну поки педантичність у питаннях обслуговування лазерного зварювального апарату, бо заміна захисної лінзи поки що слабо поєднується зі зварювальним цехом))). Це ж оптика, тут не повинно бути ні порошинки. А тут зварювальна ділянка і поряд слюсар займається збиранням))). Тому доведеться підвищувати культуру виробництва.

Якщо Ви зібралися купити лазерне зварювання, фахівці ТОВ «Джейсік Україна» ознайомлять вас із усіма підводними течіями системи охолодження лазера, а також дадуть спробувати особисто, як це працює.