Лазерная сварка среди множества других видов сварки отличается тем, что позволяет достичь мельчайших сварных швов. Кроме того, ее применяют при производстве микроэлектроники, так как станки лазерной сварки способны резать детали с минимальной погрешностью, а также производить идеальной круглой формы отверстия диаметром в 0,5мм. Посему, лазерная сварка и резка считается «ювелирной», то есть идеально точной и к тому же и быстрой.
Источником света в лазерной сварке является сфокусированный лазерный (твердотельный или газовый) луч. Луч формируется в лазер- генераторе, затем фокусируется при помощи системы фокусирования, и попадает на свариваемое изделие, проникая в него, нагревает и расплавляет материал изделия (лучи бывают импульсного и постоянного действия). Существует 3 вида лазерной сварки:
- микросварка (соединение элементов толщиной, глубиной проплавления до 100 мкм);
- мини-сварка (глубина проплавления 0,1 —1 мм);
- макро сварка (глубина проплавления более 1 мм).
Микросварка лазером и мини-сварка лазером получила распространение в производстве микроэлектроники. Таким образом, применение лазерной сварки данных видов проявляется в производстве элементов печатных плат. Резка пластмассовых изделий при необходимости также осуществляется данными видами сварки.
Макро сварка лазером находит свое применение в практически любом виде промышленности, так как существуют станки для макро сварки, которые способны работать на огромных мощностях и плавить самые термостойкие марки металлов на глубины в несколько сантиметров, а может и десятки сантиметров.
Устройство твердотельного лазера
Конструкция установки твердотельного лазера такова, что является довольно примитивной (см. рис.). В качестве активного тела используется рубиновая трубка или стеклянная трубка со специальными примесями: Nd-Glass (неодима), Nd-YAG (алюмоиттриевого граната, легированного неодимом), Yb-YAG (иттербий).
От высокомощной лампы накачки активное тело формирует луч, который отбивается от зеркал, установленных по торцам его, причем одно из зеркал является условно-отражающим. Это значит, что когда луч набирает достаточную мощность (концентрацию) во время того, как отбивается от зеркал, условно-отражающее зеркало перестает его отражать, пропуская луч дальше к свариваемой детали.
Установки твердотельной лазерной сварки могут быть для производства микросварки и мини-сварки. Они не способны производить лучи больших мощностей, современные показатели мощности для таких установок колеблются в приделах от 1 кВт до 6 кВт включительно.
Устройство газового лазера
Принцип работы газового лазера отличается от твердотельного тем, что он использует смесь газов (СО2+N2+Не), закаченных в газоразрядную трубку.
Как видно на рисунке, активное тело (смесь газов) закачивается в трубку, в которой находятся электроды. Данные электроды предназначены для создания электрического разряда между ними, что приводит к энергетическому возбуждению газа.
Собственно, таким образом и формируется лазерный газовый луч, а в остальном, он также отражается от зеркал, набирает концентрацию, как и твердотельный, после чего перестает срабатывать второе условно отражающее зеркало и происходит выброс луча к свариваемой детали.
Однако, на втором рисунке была показана схема действия лазера, который имеет продольную систему прокачки газа, он имеет недостаток, который проявляется в больших габаритах сварной установки.
На следующем же рисунке изображена схема все той же газовой лазерной системы, но уже с поперечной системой прокачки газа.
В обеих конструкциях установок газовых лазеров они имеют солидную мощность порядка 20 кВт и больше, благодаря чему может производится сварка металлов с толщиной изделия до 2 см; при этом скорость сварки развивается до 60 метров в час, что является довольно таки солидным показателем для многих других видов сварки.
Устройство газодинамического лазера
Имеется также и третий вариант лазерных установок, которые значительно отличны от предыдущих, они имеют наиболее высокие мощности (100 кВт), способны производить сварку разной тугоплавкости металлов, толщиной в 35 мм, иногда даже больше. При этом скорость сварки шва доходит до 200 метров в час.
Итак, суть резонатора данной сварочной установки состоит в том, что разогретый до температуры 1000 – 3000 К газ подается в его зону с сверхзвуковой скоростью через сопло; расширяясь и охлаждаясь, молекулы CO2 способствуют переходу на новый, более низкий энергетический уровень, с образованием когерентного излучения.
Напоследок статьи стоит сказать, что данный вид сварки является довольно экономичным относительно расхода электроэнергии и позволяет производить работу на различных напряжениях.
Добавить комментарий