Процессы и принципы сварки
1.1 Определение сварки
Сварка - это процесс соединения двух или более материалов, одинаковых или разных, путем создания атомных или молекулярных связей с помощью нагрева, давления или сочетания того и другого. Для создания таких связей используются такие методы, как нагрев, давление или оба одновременно.
1.2 Классификация сварки металлов
Сварку металлов можно разделить по характеристикам процесса на три основных типа: сварка плавлением, сварка давлением и пайка.
Сварка плавлением
При сварке плавлением соединяемые заготовки нагреваются до расплавления и образования расплавленной ванны. После остывания и застывания расплава материалы соединяются. Этот процесс подходит для различных металлов и сплавов и не требует применения давления. Иногда для облегчения процесса сварки добавляют присадочный материал.
Сварка под давлением
Сварка давлением предполагает приложение давления к заготовкам для их соединения. Этот метод используется для различных металлических и некоторых неметаллических материалов. Применение давления необходимо для процесса сварки.
Пайка
При пайке используется присадочный металл с более низкой температурой плавления, чем основные материалы. Жидкий присадочный металл смачивает основные материалы, заполняет зазор в шве и диффундирует в основные материалы для создания соединения. Этот метод подходит для сварки различных металлов или разнородных материалов. В промышленном производстве сварка плавлением является наиболее широко используемым методом. Как правило, процесс сварки включает в себя нагрев, плавление, металлургические реакции, затвердевание, кристаллизацию и формирование соединений.
1.3 Что такое лазерная сварка?
Лазерная сварка - это метод, при котором сфокусированный лазерный луч используется в качестве источника энергии для выделения тепла и сваривания материалов. Благодаря оптическим свойствам лазера, таким как преломление и фокусировка, лазерная сварка особенно подходит для сварки небольших деталей и труднодоступных мест. Она также отличается низким тепловыделением, минимальной сварочной деформацией и не подвержена влиянию электромагнитных полей. Лазерная сварка - важное применение лазерной технологии обработки материалов. Первоначально использовавшийся в 1970-х годах для сварки тонкостенных материалов и низкоскоростной сварки, процесс включает в себя теплопроводность, при которой лазерное излучение нагревает поверхность заготовки, а поверхностное тепло распространяется внутрь. Контролируя такие параметры, как ширина лазерного импульса, энергия, пиковая мощность и частота повторения, заготовка расплавляется, образуя определенную расплавленную ванну. Благодаря своим уникальным преимуществам лазерная сварка успешно применяется для прецизионной сварки микро- и мелких деталей.
1.4 Классификация лазерной сварки
Лазерная сварка может быть классифицирована по различным критериям:
1.4.1 По методу контроля
- Ручной лазерный сварочный аппарат
- Автоматическая лазерная сварочная машина
- Лазерная сварочная машина Galvo
1.4.2 По типу лазера
- YAG лазерная сварочная машина
- Полупроводниковый лазерный сварочный аппарат
- Волоконный лазерный сварочный аппарат
1.4.3 По выходной мощности лазера
- Низкое энергопотребление (≤1 кВт)
- Средняя мощность (1,5~10 кВт)
- Высокая мощность (>10 кВт)
1.4.4 По режиму работы лазера
- Импульсная лазерная сварка: Формирует круглые сварные точки, которые накладываются друг на друга, образуя шов.
- Непрерывная лазерная сварка: Формирует непрерывный сварной шов в процессе сварки.
1.4.5 По режиму сварки
- Теплопроводная сварка: Используется более низкая плотность мощности лазера, при этом лазер нагревает поверхность заготовки, заставляя ее плавиться и образовывать неглубокую расплавленную лужу.
- Сварка с глубоким проникновением: Используется более высокая плотность мощности лазера, при которой лазер расплавляет и испаряет материал, образуя ключевое отверстие, уходящее вглубь заготовки, создавая глубокий и узкий сварной шов.
1.5 Современные технологии лазерной сварки
1.5.1 Лазерная сварка с заполнением
Лазерная сварка с заполнением - это передовая технология, которая предполагает добавление присадочного материала в процессе сварки. Она обладает рядом преимуществ по сравнению с традиционной лазерной сваркой:
- Уменьшает необходимость точного выравнивания заготовок.
- Контролирует состав и свойства зоны сварки.
- Минимизирует тепловыделение, уменьшая тепловые искажения.
- Позволяет сваривать более толстые материалы при меньшей мощности лазера.
1.5.2 Гибридная лазерно-дуговая сварка
Сочетая лазерную и дуговую сварку, эта технология позволяет использовать высокую плотность энергии и точность лазерной сварки с эффективностью и экономичностью дуговой сварки. В результате получаются высококачественные сварные швы с глубоким проплавлением и улучшенным допуском к подгонке шва.
1.5.3 Двухлучевая лазерная сварка
Этот метод использует два лазерных луча, либо от одного, либо от разных типов лазеров, для повышения стабильности и качества сварки. Он особенно полезен для сварки тонких листов и алюминиевых сплавов.
1.5.4 Лазерная пайка
Лазерная пайка использует лазерный луч для расплавления присадочного материала с более низкой температурой плавления, чем у основного материала. Это бесконтактный процесс, который не требует давления и подходит для точной сварки небольших деталей.
1.5.5 Точечная лазерная сварка
Лазерная точечная сварка предполагает использование лазера для создания локализованных сварных швов. Она отличается высокой точностью и подходит для применений, требующих минимальных тепловых искажений и высокого качества сварного шва. Понимая эти различные процессы и принципы сварки, можно оценить прогресс и применение современных сварочных технологий в различных отраслях промышленности.
