Лазерная сварка

Лазерная сварка впервые стала применяться в радиоэлектронике при из­готовлении электронных приборов. Для сварки использовались лазеры с твердым рабочим телом, работающие в импульсном режиме. Имея сравни­тельно небольшую мощность, низкий КПД, подобные лазерные установки не могли найти применения для изготовления конструкций. Однако создание мощных газовых лазеров непрерывного действия, имеющих более высокий КПД, чем твердотельные, внесло существенные коррективы в развитие ла­зерной сварки, в том числе в расширение использования ее в промышленности.

При выборе лазерной сварки необходимо учитывать, что она обеспечи­вает высококонцентрированный нагрев до 10¹¹ Вт/м², а размеры самого пят­на соответствуют диаметру не более десятых долей миллиметра. Поэтому лазерная сварка позволяет получать швы с минимальным расплавлением металла, снижает напряжения и деформации в сварных конструкциях по сравнению с другими способами сварки.

Необходимо принимать во внимание и такие качества лазерной сварки, как возможность сварки вне вакуума, через прозрачные среды, в труднодос­тупных местах и т. п. При прочих равных возможностях на выбор метода сварки определяющее влияние оказывают экономические показатели.

Особенности технологии лазерной сварки связаны, в основном, со стремлением снизить отражение луча от поверхности свариваемого металла, исключить его выброс из сварочной ванны под воздействием паров интен­сивно испаряющегося металла и выделяющихся из него газов, при сварке больших толщин металлов — с необходимостью защиты сварочной ванны от взаимодействия с воздухом. Отражение от металла уменьшают подбором необходимой формы импульса лазера, специальной обработкой поверхности или нанесением на нее покрытия. Выброс металла из сварочной ванны про­исходит при импульсном режиме сварки и определяется характером нагрева металла.

Для увеличения глубины проплавления без выплеска форма импульса должна быть такой, чтобы нагрев поверхности происходил очень быстро, а далее мощность импульса уменьшалась и оставалась постоянной на уровне, способном обеспечивать продвижение фронта плавления в глубь металла.

Импульсной лазерной сваркой сваривают чаще всего между собой про­волоку или проволоку с более массивными деталями, при этом лазерный луч

позволяет вести сварку без зачистки контактов от изоляции, что увеличивает производительность сварки.

Непрерывная лазерная сварка металлов значительных толщин произво­дится газовыми лазерами. При сварке непрерывным лазерным лучом боль­шой мощности приходится устранять экранирующее влияние ионизирован­ного облака, которое возникает при взаимодействии лазерного луча с атмо­сферой и испаряющимся металлом. Облако рассеивает луч и препятствует нагреву металла сварочной ванны. Устраняют облако, сдувая струей газа, чаще всего аргона, направляя ее перпендикулярно оси луча. Одновременно инертный газ защищает металл от окисления. Применение для защиты вме­сто аргона гелия или смеси гелия с водородом увеличивает проплавление лазерным лучом, но более легкий, чем аргон, гелий плохо вытесняет облако плазмы.

Непрерывная сварка лазером обеспечивает значительно большие скоро­сти сварки по сравнению с импульсной.

При проектировании узлов и конструкций, изготовляемых с помощь*-, лазерной сварки, рекомендуют соединения, где чаще всего шов получается путем проплавления основного металла.