2. Обработка

Лазерная обработка выгодна и перспективна при:

– упрочнении деталей из сталей, чугуна и цветных сплавов с минимальной деформацией;

– сварке с высоким качеством заготовок и детали из легированных сталей, титановых, никелевых и алюминиевых сплавов;

– резке заготовок и изделий из любых материалов;

– наплавке износостойких покрытий и восстановление.

1. Лазерная сварка

Лазерная сварка не требует вакуумных камер и сам процесс осуществляется на воздухе, либо в среде защитных газов: Ar, He, CO₂ и др. Благодаря этому лазерную сварку можно применять для соединения элементов крупногабаритных конструкций.

Для сварки металлов используются твердотельные и газовые лазеры как периодического, так и непрерывного действия.

Предлагается классификация методов лазерной сварки (Рис.1), по трем основным признакам: 1) энергетическим, 2) технико-экономическим и 3) технологическим.

Рис. 1. Классификация методов лазерной сварки

Энергетические признаки. Основными энергетическими признаками, характеризующими лазерную сварку, являются плотность E мощности лазерного излучения и длительность воздействия τ. При непрерывном лазерном излучении длительность воздействия определяется продолжительностью времени экспозиции, а при импульсном излучении – длительностью импульса.

Характер для методов лазерной сварки является определенное сочетание плотности мощности с длительностью воздействия. Существует три основные группы:

1. E = 10⁵÷10⁶ Вт/см²; τ > 10^-2 с.

В эту группу входят методы сварки непрерывным лазерным излучением. Изменение E и τ в указанных пределах позволяет осуществлять сварку плавлением разнообразных конструкционных материалов малых и больших толщин.

2. E = 10⁶÷10⁷ Вт/см²; τ > 10^-3 с.

В эту группу входят методы сварки импульсно-периодическим лазерным излучением. Режимы сварки характеризуются высокой плотностью мощности и кратковременным воздействием, обеспечивающим большую эффективность проплавления.

Режимы этой группы можно использовать для сварки материалов различных толщин при значительно меньших энергозатратах, чем при сварке непрерывным излучением.

3. E = 10⁵÷10⁶ Вт/см²; 10 ^-3 < τ <10 ^-2 с.

Длительность импульсов указанного диапазона превышает соответствующие значения во второй группе. Проплавление на всю глубину осуществляется в процессе воздействия импульса, т.е. при действии импульса формируется точечное сварное соединение. Сочетание плотности мощности и времени воздействия из указанного диапазона обеспечивает проплавление малых толщин.

Технико-экономические признаки. К технико-экономическим признакам относятся скорость сварки, экономия материала, локальность сварки.

Лазерная сварка непрерывным излучением осуществляется на скоростях, в несколько раз превышающих традиционные методы сварки плавлением. Это условие экономически целесообразно не только благодаря высокой производительности процесса, но и вследствие малых затрат энергии на единицу погонной длины шва.

Экономия материала достигается при лазерной сварке непрерывным излучением больших толщин. Например, дуговая сварка встык листа толщиной 15-20 мм осуществляется за несколько проходов с разделкой кромок, тогда как мощное лазерное излучение обеспечивает сварку за один проход без разделки кромок и использования присадочного материала.

При малых толщин экономия материала несущественна по сравнению с традиционными методами сварки плавлением.

Технологические признаки.

Сварка с глубоким проплавлением. Основными параметрами режимов лазерной сварки с глубоким проплавлением являются мощность лазерного излучения, скорость сварки, параметры фокусирующей системы.

Сварка деталей малых толщин выполняется как импульсным, так и непрерывным излучением. Основными параметрами процесса импульсной лазерной сварки, определяющими качество сварного соединения, являются энергия и длительность импульсов, диаметр сфокусированного излучения, частота следования импульсов, положение фокального пятна относительно поверхности свариваемых деталей.

Установленные закономерности лазерной сварки показывают, что данный процесс является перспективным для изготовления сварных конструкций. Тенденция развития лазерной техники и технологии, постоянное их совершенствование стимулируют развитие лазерной сварки, которая становится конкурентоспособной в различных отраслях промышленности.