Как профессионал в области обработки листового металла, я знаю, насколько важно инвестировать в правильное оборудование. Один из необходимых инструментов для любого завода по обработке листового металла — это лазерные сварочные аппаратыЭти машины обеспечивают непревзойденную точность, скорость и эффективность, что делает их незаменимыми для повышения производительности и достижения высококачественных результатов. В этой статье я расскажу вам, почему лазерные сварочные аппараты незаменимы и как они могут произвести революцию в ваших процессах металлообработки.

Лазерные сварочные аппараты

Лазерная сварка — это новый вид сварки, применяемый преимущественно для тонкостенных материалов и прецизионных деталей. Он отличается простотой эксплуатации, красивыми сварными швами и высокой скоростью. Будучи незаменимым малогабаритным оборудованием на производстве и в быту, лазерные сварочные аппараты в последние годы приобрели большую популярность. В этой статье мы подробно рассмотрим лазерные сварочные аппараты с разных сторон, чтобы помочь вам лучше понять и выбрать их.

Принцип работы

Лазерная сварка - это использование высокоэнергетических лазерных импульсов на материале в небольшой области локального нагрева. Энергия лазерного излучения передается через теплопроводность к внутренней диффузии материала. Материал расплавляется, образуя определенную ванну расплава. Это новый тип метода сварки, в основном для сварки тонкостенных материалов, прецизионных деталей, точечной сварки, стыковой сварки, пакетной сварки, герметизирующей сварки и т. д., с большим отношением глубины к ширине, малой шириной шва, малой зоной термического влияния, малой деформацией, высокой скоростью сварки, ровным и красивым сварным швом, без обработки или с простой обработкой после сварки, высококачественным сварным швом, без пористости, точным управлением, небольшим сфокусированным пятном, высокой точностью позиционирования, простотой достижения автоматизации. Сварку легко автоматизировать.

Основные типы

Лазерные сварочные аппараты также часто называются аппаратами лазерной сварки с отрицательной обратной связью по энергии, аппаратами холодной сварки, аппаратами лазерной аргоновой сварки, лазерным сварочным оборудованием и т. д. В зависимости от принципа работы их часто можно разделить на лазерный сварочный аппарат (ручное лазерное сварочное оборудование), автоматический лазерный сварочный аппарат, ювелирный лазерный сварочный аппарат, лазерный сварочный аппарат точечной сварки, волоконно-оптический лазерный сварочный аппарат, сварочный аппарат с вибрирующим зеркалом, ручной сварочный аппарат и т. д. Специальное лазерное сварочное оборудование включает в себя сенсорный сварочный аппарат, лазерное сварочное оборудование для листовой кремнистой стали, клавиатурное лазерное сварочное оборудование. Свариваемые формы: точки, линии, круги, квадраты или любые плоские фигуры, нарисованные в программе AUTOCAD.

Ключевые параметры

Плотность мощности — один из важнейших параметров лазерной обработки. Высокая плотность мощности позволяет нагреть поверхностный слой до точки кипения за микросекунду, образуя большое количество паров. Поэтому высокие плотности мощности полезны для таких процессов удаления материала, как штамповка, резка и гравировка. При более низких плотностях мощности требуется несколько миллисекунд, чтобы температура поверхностного слоя достигла точки кипения, а нижний слой — точки плавления, прежде чем поверхностный слой испарится, что позволяет легко сформировать качественный сварной шов плавлением. Таким образом, при сварке кондуктивным лазером плотность мощности находится в диапазоне от 10 до 10 Вт/м2.

Форма импульса играет важную роль при сварке, особенно при сварке тонких листов. При воздействии на поверхность материала высокоинтенсивного луча энергия, отражаемая от поверхности металла, теряется, а скорость отражения зависит от температуры поверхности. Отражательная способность металла значительно меняется в течение импульса.

Длительность импульса является одним из важных параметров импульсной сварки, как с точки зрения съема материала, так и плавления материала, а также ключевым параметром, определяющим стоимость и размеры технологического оборудования.

Эффект внефокусного объема обусловлен высокой плотностью мощности в центре пятна в фокусе лазера, которая имеет тенденцию испаряться в отверстие. Плотность мощности относительно равномерно распределена во всех плоскостях от фокуса лазера. Существует два типа расфокусировки: положительная расфокусировка и отрицательная расфокусировка. Фокальная плоскость расположена над заготовкой для положительной расфокусировки и наоборот для отрицательной расфокусировки. Согласно теории геометрической оптики, когда положительное и отрицательное расстояние от фокальной плоскости до плоскости сварки равны, соответствующая плоскость плотности мощности приблизительно одинакова, но на практике форма полученной расплавленной ванны отличается. При отрицательной расфокусировке можно получить большую глубину расплава, что связано с процессом формирования расплавленной ванны.

Выгодные особенности

Лазерный сварочный аппарат отличается высокой степенью автоматизации и простотой процесса сварки. Бесконтактный метод работы отвечает требованиям чистоты и охраны окружающей среды. Использование лазерных сварочных аппаратов повышает эффективность обработки деталей, что обеспечивает эстетичный внешний вид, малые сварные швы, большую глубину сварки и высокое качество сварки. Лазерные сварочные аппараты широко используются для обработки зубных протезов, сварки клавиатуры, сварки кремнистой стали, сварки датчиков, сварки герметизирующих колпачков аккумуляторных батарей и многих других задач. Однако лазерные сварочные аппараты имеют ограничения в этих областях из-за высокой стоимости и высокой точности, необходимой для сборки детали.

Области применения

Производство

Технология лазерной сварки широко используется в производстве иностранных автомобилей. Согласно статистике 2000 года, в мире было установлено более 100 линий лазерной сварки для резки заготовок, годовой объем производства сварных заготовок автомобильных компонентов составляет 70 миллионов штук и продолжает расти высокими темпами. Внутреннее производство моделей также использует некоторые конструкции из вырезанных заготовок. В Японии сварка CO2-лазером используется вместо контактной стыковой сварки для соединения рулонов рулонной стали в сталелитейной промышленности, а исследования по сварке сверхтонких пластин, таких как фольга толщиной 100 микрон или меньше, не могут быть сварены, но сварка YAG-лазером со специальной формой выходной мощности является успешной, что показывает широкое будущее лазерной сварки. Япония также впервые в мире успешно разработала YAG-лазерную сварку для ремонта тонких труб парогенераторов в ядерных реакторах и т. д. В Японии также ведется разработка технологии лазерной сварки для зубчатых передач.

Порошковая металлургия

С непрерывным развитием науки и техники, многие промышленные технологии предъявляют особые требования к материалам, применение методов плавки и литья не может удовлетворить эти потребности. Поскольку материалы порошковой металлургии обладают особыми свойствами и производственными преимуществами, в некоторых областях, таких как автомобилестроение, авиастроение, производство инструментов и режущих инструментов, обрабатывающая промышленность заменяет традиционные материалы, полученные плавкой и литьем. С ростом развития материалов порошковой металлургии, в других областях все более заметной становится проблема соединения, поэтому применение материалов порошковой металлургии ограничено. В начале восьмидесятых годов лазерная сварка с ее уникальными преимуществами в области обработки материалов порошковой металлургии открыла новые перспективы для применения материалов порошковой металлургии, такие как использование материалов порошковой металлургии, обычно используемых в сочетании с алмазной пайкой. Из-за сочетания низкой прочности и широкой зоны термического влияния, особенно не может адаптироваться к высоким температурам и требованиям прочности, вызванным высоким расплавлением припоя. Использование лазерной сварки может повысить прочность сварки, а также высокую термостойкость.

Автомобильная промышленность

В конце 1980-х годов лазеры киловаттного класса успешно применялись в промышленном производстве, и сегодня линии лазерной сварки широко используются в автомобильной промышленности, став одним из выдающихся достижений автомобильной промышленности. Европейские автопроизводители были первыми, кто применил лазерную сварку для сварки листового металла крыши, кузова и боковой рамы еще в 1980-х годах, а в 1990-х годах США конкурировали за внедрение лазерной сварки в автомобильное производство, которое быстро развивалось, несмотря на поздний старт. Италия использовала лазерную сварку при сварке большинства стальных листовых компонентов, Япония при производстве обшивки кузова используют процесс лазерной сварки и резки. Высокопрочные стальные сварные лазером узлы, благодаря своим превосходным характеристикам в производстве кузовов автомобилей, находят все большее применение, согласно статистике рынка металла США, к концу 2002 года потребление стальных конструкций, сваренных лазером, достигнет 70 000 тонн по сравнению с 1998 годом, увеличившись в три раза. В соответствии с особенностями автомобильной промышленности, высокой степенью автоматизации, лазерным сварочным оборудованием высокой мощности и многолучевым направлением. В ходе совместных исследований Национальной лаборатории Сандия (США) и компании PrattWitney в области лазерной сварки с добавлением металлического порошка и металлической проволоки, проведенных Институтом прикладных лучевых технологий (Германия) в Бремене, Германия, при лазерной сварке каркаса кузова из алюминиевого сплава было проведено множество исследований, в которых было установлено, что добавление присадочного металла в сварной шов способствует устранению термических трещин, повышению скорости сварки и решению проблемы допусков. Разработанная линия уже запущена в производство на заводе.

Электронная промышленность

Лазерная сварка широко используется в электронной промышленности, особенно в микроэлектронике. Благодаря малой зоне термического влияния, быстрой концентрации нагрева и низкому термическому напряжению лазерной сварки, она используется при упаковке интегральных схем и корпусов полупроводниковых приборов, демонстрируя уникальное превосходство. Лазерная сварка также используется при разработке вакуумных устройств, таких как молибденовые фокусирующие полюса с опорными кольцами из нержавеющей стали и быстронагревающиеся катодные нити накала. Датчики или регуляторы температуры в эластичном тонкостенном гофрированном листе толщиной 0,05-0,1 мм, использование традиционных методов сварки трудно решить, сварка TIG легко проваривается, стабильность плазмы плохая, воздействие многих факторов и использование лазерной сварки эффект очень хороший, широко используется.

Биомедицинский

Лазерная сварка биологических тканей началась в 1970-х годах с лазерной сварки фаллопиевых труб и кровеносных сосудов и успеха показанного превосходства, так что все больше исследователей пытаются сваривать различные биологические ткани, и распространились на сварку других тканей. Исследования лазерной сварки нервов в стране и за рубежом были сосредоточены на длине волны лазера, дозе и ее функциональном восстановлении, а также на выборе материалов для лазерной сварки и других аспектах исследований. Лю Тунцзюнь провел лазерную сварку мелких кровеносных сосудов и кожи и другие фундаментальные исследования, основанные на исследованиях сварки на общем желчном протоке крыс. По сравнению с традиционными методами наложения швов, лазерная сварка имеет преимущества быстрого анастомоза, отсутствия реакции на инородное тело в процессе заживления, сохранения механических свойств сварной области и роста восстановленной ткани в соответствии с ее исходными биомеханическими свойствами.

Другие области

В других отраслях промышленности лазерная сварка постепенно распространяется, особенно в области сварки специальных материалов. В Китае проведено множество исследований, таких как лазерная сварка титанового сплава ВТ20, сплава HEl30, литий-ионных аккумуляторов и т. д. В Германии разработана новая технология лазерной сварки листового стекла.

Методы сварки

Контактная сварка используется для сварки тонких металлических деталей путем зажима свариваемой детали между двумя электродами для расплавления контактирующей поверхности электродов сильным током, то есть путем резистивного нагрева детали для осуществления сварки. Деталь легко деформируется, и контактная сварка выполняется с обеих сторон соединения, тогда как лазерная сварка выполняется только с одной стороны. Электроды, используемые при контактной сварке, требуют частого обслуживания для удаления окислов и налипшего металла с детали, в то время как лазерная сварка нахлесточных соединений тонких металлов не касается детали. Кроме того, луч может проникать в области, трудно поддающиеся сварке обычной сваркой, и скорость сварки высокая.

Аргонодуговая сварка — это сварка неплавящимися электродами в среде защитного газа, обычно применяемая для сварки тонких деталей, однако скорость сварки ниже, а подвод тепла значительно больше, чем при лазерной сварке, склонной к деформациям.

Плазменная дуговая сварка похожа на аргонодуговую, но горелка создает сжатую дугу, что повышает ее температуру и плотность энергии, что обеспечивает более быструю и глубокую сварку, чем аргонодуговая сварка, но уступает лазерной сварке.

Электронно-лучевая сварка основана на ускоренном потоке электронов высокой плотности энергии, ударяющих по заготовке, производя огромное количество тепла в небольшой плотной области на поверхности заготовки, создавая эффект «маленького отверстия» и, таким образом, реализуя глубокий расплавленный шов. Основными недостатками электронно-лучевой сварки являются необходимость в среде высокого вакуума для предотвращения рассеяния электронов, сложность оборудования, размер и форма свариваемой детали ограничены вакуумной камерой, требования к качеству сборки свариваемых деталей строгие, также может быть реализована невакуумная электронно-лучевая сварка, но из-за рассеяния электронов и плохой фокусировки результаты. Электронно-лучевая сварка также имеет проблемы магнитного отклонения и рентгеновского излучения, поскольку электроны электрически заряжены и могут быть подвержены магнитному отклонению, поэтому заготовки для электронно-лучевой сварки перед сваркой должны быть размагничены. Лазерная сварка не требует вакуумной камеры или предварительного размагничивания заготовки, ее можно осуществлять в атмосфере, она не имеет проблем с защитой от рентгеновского излучения, поэтому ее можно использовать в поточной линии, а также сваривать магнитные материалы.

Видео Демо