Применение лазерной сварки

Наиболее распространена лазерная сварка импульсным излучением в электронной и электротехнической промышленности, где сваривают угловые, нахлесточные и стыковые соединения тонкостенных деталей.

Сварка металлов лазером активно используется для соединения легированных сталей, особенно алюминия, титана и нержавеющих сталей. Сфокусированный пучок преображенного света способен расплавлять металл толщиной от 0,1 до 10 мм. Это позволяет сваривать как стандартные пластины, так и тоненькие элементы. Благодаря этому лазерные установки нашли широкое применение в электротехнике.

Способность создавать тонкие, и аккуратные швы, отразилась на использовании лазера в ремонте ювелирных украшений и оправ очков. Для этого используют настольные установки, где обозначена точка воздействия луча. Мастер подносит изделие под эту точку и включает подачу энергии. Происходит точечная сварка.

В промышленности лазер применяется при сварке элементов автомобилей или коррозионностойких труб. Для этого выпускаю специальные крупные установки, располагаемые на кронштейнах.

Если требуется создать непрерывный круглый шов, то используются дополнительные автоматические приспособления (вращатели), вращающие изделие во время сварки.

Большинство таких аппаратов предназначено для выполнения прямолинейных швов. При сварке криволинейных швов и швов по произвольной траектории, применяются специальные шаблоны, форма которых соответствует траектории сварки. Головка аппарата или координатный стол, на котором крепится изделие, точно повторяет заданную траекторию сварки и полностью автоматизирует процесс.

 

Плюсы и минусы лазерной сварки

Лазерная сварка обладает рядом неоспоримых достоинств, но, как и все сварочные технологии, имеет свои недостатки. Первые являются следствием уникальных характеристик лазерного луча, а вторые в основном связаны с высокой стоимостью и сложностью оборудования.

Главные преимущества:

-возможность сварки разнообразных материалов: от металлов и магнитных сплавов до термопластов, стекла и керамики;

- высокая точность и стабильность траектории пятна нагрева;

- наименьший размер сварного шва среди всех сварочных технологий;

- отсутствие нагрева околошовной зоны, следствием чего является минимальная деформация свариваемых деталей;

- отсутствие продуктов сгорания и рентгеновского излучения;

- химическая чистота сварочного процесса (не применяются присадки, флюсы, электроды);

- возможность сварки в труднодоступных местах и на большом удалении от места расположения лазера;

- возможность сварки деталей, находящихся за прозрачными материалами, через различные среды (вода, стекло, вакуум и пр.);

- высокое качество сварных соединений, с высокими механическими и эксплуатационными свойствами;

- получение сварных соединений равнопрочных основному металлу.

Основные недостатки:

- высокая стоимость оборудования, запасных частей и комплектующих;

- зависимость эффективности сварочного процесса от отражающей способности заготовки;

- высокие требования к квалификации обслуживающего персонала;

- особые требования к помещениям для размещения лазерного оборудования (в части вибрации, запыленности и влажности).

Технические требования к деталям, сборочным единицам и сварным соединениям

Непременным условием качественной сборки под сварку должно быть строгое соблюдение требований к допускам по зазорам и взаимному расположению деталей. При этом следует учитывать, что чем меньше зазор между деталями, тем более качественный шов будет получен при лазерной сварке. Перед сваркой узлы собираются в соответствии с чертежами.

Для сборки и сварки было спроектировано и изготовлено приспособление, обеспечивающее сборку с минимальным зазором (до 0,15 мм), хороший обзор и свободный доступ луча к месту сварки, которое крепится на автоматизированном координатном столе установки при помощи винтов.

В сварных швах должны отсутствовать внешние и внутренние дефекты в виде подрезов, прожогов, внутренних и наружных трещин, раковин, пор и др.

 

Оборудование и свариваемые материалы

Сварка корпуса фильтра осуществлялась на лазерной установке LRS – 150AUS. Основные технические характеристики установки представлены в приложении 2. Сборка, прихватка и сварка осуществлялась с помощью приспособления. В качестве защитного газа при лазерной сварке применялся аргон высшего сорта.

Описание изделия

Данной сварной конструкцией является – корпус фильтра. Применяется в электронике. Сварное соединение – одностороннее стыковое. Шов – замкнутый. Корпус фильтра состоит из корпуса и крышки. Материал корпус – титан сплав ВТ20, крышка – сплав циркония Э – 125. Длина свариваемой траектории составляет 280 мм (4 х 5 мм + 2 х 70 мм + 2 х 60 мм).