Гибридная лазерная сварка — вид сварки, который совмещает принципы лазерной и дуговой сварки.
Использование лазерного луча и электрической дуги в одном сварочном процессе было известно с 1970-х годов. Но только недавно этот метод был применён в промышленных целях. В зависимости от типа дуги существует три основных типа гибридного процесса сварки: Сварка неплавящимся электродом (TIG), плазменная сварка и дуговая сварка в защитных газах (MIG) дополненная лазерной сваркой. Для сварки используется пучок импульсного лазера диаметром от 0,5 до 2 мм. с мощностью до 2 кВт.
Сочетание лазерной сварки с дуговой сваркой называется «гибридной сваркой». Это означает, что лазерный луч и электрическая дуга действуют одновременно в одной сварочной зоне, влияя и поддерживая друг друга. Гибридная лазерная сварка применяется при необходимости сваривать листы большой толщины с высокой скоростью, при низком подводе тепла и в автоматическом режиме. При этом должно быть высокое качество сварных швов.
Гибридная лазерная сварка подходит и для сварки тонких листов. При этом обеспечивается высокая скорость сварки. Сварка может проходить в автоматическом режиме, что приводит к большой производительности процесса.
Разработкой технологии гибридной сварки занимаются в Институте Фраунгофера (Кемниц, Германия.
Технология сварки При сварке плавящимся электродом в защитном газе (MSG) заполнение зазоров обеспечивается расплавом металла, в шов вводится присадочный материал. При этом достигается малая глубина сварки, так как дуга действует только на поверхность металла. При большой толщине металла надо готовить швы, формируя V-образную фаску, заполнять её слоями присадочного материала и проплавлять каждый слой. При этом в ходе сварки к заготовке подводится много тепла. При остывании швов наплавленный материал сжимается, то приводит к трещинам и остаточным напряжениям. Эта технология требует много дополнительных материалов.
При объединении лазерной сварки с электрической дугой, дуга улучшает качество заполнения шва металлом, увеличивается глубина и скорость сварки. Все это приводит к снижению подводимого тепла, становится возможным выполнить провар в один проход и при неточном позиционировании заготовок.
Для получения желаемой «глубокой сварки» лазерная сварка требует не только высокой мощности лазера, но и высокого качества луча. Луч может быть выбран или с меньшим диаметром или большим фокусным расстоянием. В настоящее время для сварки используется твердотельный Nd:YAG-лазер, где лазерный луч может передаваться через водоохлаждаемое стекловолокно. Луч проецируется на заготовку с помощью коллимирующей и фокусирующей оптики. Углекислый газ лазер может использоваться там, где луч может передается через линзы или зеркала.
Преимуществом твердотельного лазера заключается в том, что он слабо или вообще не ионизирует облако паров металла при сварке. Облако не поглощается плазмой дуги и не влияет на её свойства. Влияние на плазму дуги газов от лазера было проблемой при использовании CO2-лазеров.
Для сварки металлических предметов необходим лазерный луч с интенсивностью более 1 МВт/см2. При попадании лазерного луча на поверхность материала, она нагревается до температуры испарения, а пар образует полость в металле шва из-за процесса выхода паров металла. В гибридной сварке сочетаются два процесса сварки, действующих одновременно в одной зоне.
В гибридном процессе дуга нагревает металл, помогая испарить его лазером. Для сварки также используется присадочный материал.
Примечания
Литература Журнал Фотоника № 1 2009. с.5. Ст. Гибридная лазерная сварка. К. Пауль, Ф. Ридель. А. Г. Григорьянц, И. Н. Шиганов, А. М. Чирков. Гибридные технологии лазерной сварки. М. Изд. МГТУ им. Баумана, 2004.
Ссылки Гибридная лазерная сварка Гибридная лазерная сварка
Категория:Лазерная сварка Категория:Электросварка