По-перше, що таке лазер? Перший у світі лазерний промінь був отриманий у 1960 році за допомогою спалаху для збудження зерен кристалів рубіна. Через обмеження теплоємності кристала він міг створювати лише дуже короткий імпульсний промінь із дуже низькою частотою. Хоча миттєва пікова енергія імпульсу може досягати 106 Вт, це все одно низька вихідна енергія.
Лазерна технологія використовує поляризатор для відображення променя, створюваного лазером, таким чином, щоб він концентрувався у фокусуючому пристрої для створення променя величезної енергії. Якщо фокус знаходиться близько до заготовки, заготовка розплавиться і випарується протягом кількох мілісекунд. Цей ефект можна використовувати в процесі зварювання. Поява високо-потужного CO2і високо{0}}потужні YAG-лазери відкрили нову область лазерного зварювання. Ключ до лазерного зварювального обладнання – високо-лазери. Існує дві основні категорії. Один — твердотільний лазер, також відомий як Nd:YAG лазер. Nd (неодим) — рідкісний аристократичний елемент, YAG — ітрій-алюмінієвий гранат, його кристалічна структура схожа на рубін. Довжина хвилі лазера Nd:YAG становить 1,06 мкм. Основна перевага полягає в тому, що згенерований промінь можна передавати через оптичне волокно, тому складну систему передачі променя можна не використовувати. Він підходить для гнучких виробничих систем або дистанційної обробки і зазвичай використовується для заготовок з високими вимогами до точності зварювання. Лазери Nd:YAG з вихідною потужністю 3-4 кіловати широко використовуються в автомобільній промисловості. Інший тип — газовий лазер, також відомий як CO2лазер. Молекулярний газ використовується як робоче середовище для створення інфрачервоного лазера з однорідним розміром 10,6 мкм. Він може працювати безперервно і видавати дуже високу потужність. Стандартна потужність лазера становить 2-5 кіловат.
Порівняно з іншими традиційними технологіями зварювання основними перевагами лазерного зварювання є:
1. Швидка швидкість, велика глибина та мала деформація.
2. Зварювання можна виконувати при кімнатній температурі або в спеціальних умовах, а зварювальне обладнання просте. Наприклад, лазерний промінь не буде відхилятися при проходженні через електромагнітне поле; лазери можуть виконувати зварювання у вакуумі, повітрі та певних газових середовищах, а також можуть зварювати скло або матеріали, прозорі для лазерного променя.
3. Він може зварювати вогнетривкі матеріали, такі як титан, кварц тощо, а також може зварювати різнорідні матеріали з хорошими результатами.
4. Після фокусування лазера щільність потужності висока. Під час зварювання високо-потужних пристроїв співвідношення сторін може досягати 5:1 і до 10:1.
5. Можливе мікрозварювання. Після того, як лазерний промінь сфокусований, він може отримати дуже маленьку пляму і може бути точно позиціонований, тому його можна застосовувати
Використовується при складанні та зварюванні мікро- та малих заготовок у масовому автоматизованому виробництві.
6. Він може зварювати недоступні частини та здійснювати без{1}}контактне дистанційне зварювання, що має велику гнучкість. Особливо в останні роки технологія передачі оптичних волокон була прийнята в технології лазерної обробки YAG, що дозволило ширше просувати та застосовувати технологію лазерного зварювання.
7. Лазерний промінь можна легко розділити в часі та просторі, уможливлюючи одночасну багато-обробку променів і багато-станційну обробку, забезпечуючи умови для більш точного зварювання.
Однак лазерне зварювання також має певні обмеження:
1. Це вимагає високої точності складання заготовок і щоб положення лазерного променя на заготовці не могло бути суттєво зміщено. Це пояснюється тим, що розмір лазерної плями малий після фокусування, зварний шов вузький і додається присадковий матеріал. Якщо точність складання заготовки або точність позиціонування балки не відповідає вимогам, можуть легко виникнути дефекти зварювання.
2. Вартість лазерів і відповідних систем є відносно високою, що призводить до великих початкових інвестицій.
