Головка для лазерной сварки: понимание схем сварки, швов и плюсов/минусов

Технология лазерной головки

Применение лазерная головка Технология в обрабатывающей промышленности является предметом исследований в разных странах.

В связи с растущим спросом на высокую эффективность, защиту окружающей среды и автоматизацию в промышленном развитии, использование технологии лазерных головок быстро становится широко распространенным в различных областях обрабатывающей промышленности.

Благодаря этому технология лазерных сварочных головок становится важнейшим аспектом применения лазерных головок.

Лазерная сварочная головка занимает значительное место в применении технологии обработки лазерными головками и считается наиболее перспективной технологией сварочных головок в 21 веке.

Европейские и американские страны уже полностью интегрировали лазерная сварка головы в промышленное производство с конца прошлого века.

По мере развития промышленного производства все большее предпочтение будет отдаваться эффективным, гибким и экологичным технологиям обработки.

Лазерная сварочная головка использует режим фокусировки высокоэнергетического луча, что позволяет сварка с глубоким проплавлением и быстрая сварка, а также другие формы, которые трудно достичь с помощью традиционных сварочных процессов.

Кроме того, оборудование для лазерной сварочной головки отличается высокой гибкостью и оснащено современной технологией онлайн-детектирования в режиме реального времени, что позволяет обеспечить высокую степень автоматизации массового производства.

В настоящее время многие линии по производству лазерных сварочных головок внедрены в промышленное производство и доказали свою широкую востребованность в перерабатывающей промышленности.

В целом, лазерные сварочные головки способны выполнять те же задачи, что и традиционные сварочные головки, но с более высоким качеством и высокой эффективностью обработки.

Процесс сварки с использованием технологии лазерных головок

Лазерная сварка - это метод сварки, использующий лучистую энергию лазерной головки.

Принцип работы заключается в возбуждении активной среды лазерной головки, например, смеси CO₂ и другие газы или кристалл иттрий-алюминиевого граната YAG, определенным образом заставляя его колебаться взад и вперед внутри резонатора. В результате образуется пучок возбуждающего излучения.

Когда луч соприкасается с заготовкой, его энергия поглощается, в результате чего температура материала достигает точки плавления, что позволяет производить сварку.

1. Режим сварки лазерной сварочной головкой

Лазерные сварочные головки можно разделить на два типа: головки для теплопроводной сварки и головки для сварки с глубоким проплавлением.

Теплопроводные сварочные головки отводят тепло в заготовку за счет теплопередачи, в результате чего плавление происходит только на поверхность сварки. Внутренняя часть заготовки проникает не полностью, и испарение минимально. Это тип сварки Головка используется в основном для низкоскоростной сварки тонкостенных материалов.

С другой стороны, сварочные головки глубокого проникновения не только полностью расплавляют материал, но и заставляют его испаряться, в результате чего образуется большое количество плазмы. Большое количество выделяемого тепла создает шпоночное отверстие в передней части расплавленной ванны.

Сварочные головки глубокого проникновения в настоящее время являются наиболее часто используемым методом сварки с помощью лазерной головки, поскольку они способны полностью сваривать заготовки с большой входной энергией и высокой скоростью сварки.

2. Форма, структура и характеристики лазерных сварных головок

Благодаря небольшому фокусному пятну, создаваемому лазерной головкой, зона термического воздействия при сварке значительно меньше по сравнению с традиционными методы сварки. В большинстве случаев лазерная сварка не требует присадочного металла.

Сварная поверхность должна иметь однородный и гладкий вид без видимых пор и трещин. Это делает лазерную сварку идеальным решением для тех случаев, когда внешний вид сварного шва является критическим фактором. Несмотря на небольшое фокусное пятно, лазерная сварка характеризуется высокой плотностью энергии лазерного луча, обычно в пределах 103-108 Вт/см2.

В процессе сварки металл быстро нагревается и охлаждается, что приводит к большому градиенту температуры вокруг расплавленной ванны. Это приводит к повышению прочности сварного шва по сравнению с основным металлом, но при этом снижается пластичность.

Для дальнейшего улучшения качества шва можно использовать бифокальные или композитные технологии сварочных головок.

3. Преимущества и недостатки лазерной сварки головок

Его уникальные преимущества:

(1) Лазерная сварка обеспечивает высокое качество прочность сваркиПри этом достигается большее соотношение сторон и более высокая скорость сварки.

(2) В отличие от традиционных методов сварки, лазерная сварка не требует вакуумной среды, что позволяет осуществлять дистанционное управление и автоматизацию благодаря использованию линз и оптических волокон.

(3) Лазерная головка имеет высокую плотность мощности, что делает ее идеальной для сварки сложных материалов, таких как титан и кварца, и может эффективно сваривать материалы с различными свойствами.

Конечно, у лазерной сварки есть и свои недостатки:

(1) Компоненты лазерной головки и системы сварочных головок являются дорогостоящими, что приводит к более высоким первоначальным инвестициям и затратам на обслуживание по сравнению с традиционными методами сварки, что приводит к снижению экономической выгоды.

(2) Эффективность лазерной сварочной головки обычно низкая, в диапазоне от 5% до 30%, из-за низкой скорости поглощения твердых материалов лазерной головкой, особенно после генерации плазмы, так как плазма поглощает лазер.

(3) Небольшой фокус лазерной сварочной головки требует высокой точности оборудования и строгого соблюдения жестких допусков для минимизации отклонений и ошибок обработки.

Заключение

По мере распространения и коммерческого производства лазерных сварочных головок их стоимость значительно снизилась.

Кроме того, усовершенствование мощных лазерных головок, а также разработка и внедрение новых технологий сварки композитов позволили повысить ранее низкую эффективность преобразования при лазерной сварке.

В ближайшем будущем, вероятно, лазерные сварочные головки постепенно заменят традиционные методы сварки, такие как дуговая сварка и контактной сварки, и стал основным методом промышленной сварки.