Лазерная сварка металлов
Сварка металлов с использованием излучения лазера находит все более широкое применение не только в специфических процессах эксплуатации технологического оборудования, оптики, производстве ювелирных изделий, но и в промышленном производстве. Это обусловлено совершенствованием технологических процессов при возрастающих требованиях к качеству выпускаемой продукции.
В частности, сварка лазером применяется при изготовлении прецизионных деталей, в которых критична не только точность их размеров, но и поверхностные напряжения, возникающие в результате термического воздействия.
Благодаря пичковой структуре излучения лазера, а следовательно, дискретного теплового воздействия при производстве сварочных работ существенного изменения физико-химических характеристик свариваемых деталей не происходит. Следует отметить незаменимость лазерной сварки в труднодоступных местах и малогабаритных изделиях.
Современная промышленность использует для сварки в основном два типа лазеров, активным веществом в которых служат алюмонатриевый гранат с неодимом или углекислый газ. Это объясняется особенностями формирования лазерного излучения и характеристиками отбираемой мощности. Эти лазеры позволяют производить сварку внахлест, встык, угловую, тавровую и т. д.
Толщина свариваемых металлов может разниться от нескольких микрон до десятка миллиметров. Шов может быть как прямолинейным, так и неправильной формы. Контур сварного шва может задаваться соответствующей программой через управляющий компьютер с необходимой точностью позиционирования. В качестве предварительного координатора, как правило, применяется маломощный гелий-неоновый лазер непрерывного действия.
Сам процесс сварки требует некоторых специальных знаний и навыка. Это обусловлено необходимостью установки режимов работы лазера: формы импульса излучения (если такая установка предусмотрена), его длительности, размеров пятна излучения, мощности ламп накачки и т. д.
Помимо этого, во избежание окислительных процессов зачастую сварку приходится производить в среде нейтральных газов. Неверный выбор режимов сварки приводит к образованию «брызг», раковин, неоднородностей шва.
Во многих случаях оправданным является применение лазерной сварки в сочетании с электродуговой, плазменной газовой. Контроль качества сварного шва производиться как с помощью микроскопа, так и с использованием телеаппаратуры или управляющего компьютера, соединенного с видеокамерой и монитором. При этом обнаруженные раковины, микротрещины легко устраняются сваркой лазером.
Для улучшения качества сварного шва применяют различные присадочные материалы. На практике возможны варианты, когда последующая механическая обработка сварочного шва не предусматривается. В таких случаях наиболее предпочтительной является именно лазерная сварка, для которой характерны минимальные нежелательные механические образования.