Классическим вариантом соединения между собой двух металлических изделий остается ручная дуговая сварка, при которой разогрев идет за счет энергии электрической дуги. Это недорогой и эффективный способ, имеющий ряд недостатков, что потребовало разработки альтернативных методов. Одним из них стала лазерная сварка, которая успешно применяется несколько десятилетий в различных сферах промышленности, став в некоторых случаях единственно возможным вариантом.


Особенности технологии

В основе процесса лежит энергия светового луча, который при попадании на свариваемые детали обеспечивает локальный разогрев с образованием сварочной ванны, где образуются прочные межатомные связи между соединяемыми деталями. Основными элементами лазерного аппарата, формирующими световой луч, выступает генератор накачки и активная среда. В зависимости от типа последнего параметра оборудование может быть полупроводниковым, газовым и твердотельным.


Особенность проведения сварки

Лазерная сварка может идти на открытом воздухе или в среде защитных газов (конкретный выбор определяется необходимостью ограждения сварочной ванны от контакта с азотом и другими газами). Альтернативным вариантом защиты остается применение флюсов. Они наносятся перед включением светового луча на свариваемые кромки, а по составу аналогичны материалам, использующимся при дуговой сварке.


Площадь пятна нагрева в диаметре находится в пределах 0,1 мм, что обеспечивает максимально быстрый нагрев и последующее охлаждение, сужает зону термического воздействия, способствуя формированию качественного сварного шва, предупреждая возникновение деформаций. Сварка ювелирным лазерным аппаратом может вестись в любом пространственном положении с частичным или сквозным проплавлением, с непрерывным или импульсным излучением.


Итоговое качество соединений детали определяется правильностью выбора мощности лазерного луча и его типа. Например, импульсное излучение наиболее распространена в электротехнике и электронике, где необходимо сваривать тонкостенные изделия, а также тонкие детали с массивными. Сварка же деталей толщиной более 1 мм обычно идет непрерывным излучением. Одновременно важную роль здесь играет скорость, которая при высоком значении ведет к ухудшению качества шва из-за появления непроваров и пор, а очень низкая формирует «кинжальное проплавление», при котором образующийся шов имеет большое соотношение между глубиной и шириной.


Важную роль в формировании качественного шва играет правильная фокусировка луча лазерного сварочного аппарата. Оптимальным считается световое пятно диаметром 0,5-1 мм. При меньшем значении резко повышается мощность. Последняя вызывает локальный перегрев и усиливает испарение металла с поверхности, что заканчивается появлением дефектов. Если пятно наоборот будет очень большим, то снизится общая эффективность процесса, что приведет к снижению скорости, росту объема нагреваемого металла. Кроме подбора оптимального пятна важно обеспечить точную фокусировку луча, которая должна находиться чуть выше поверхности детали.


Преимущества лазерной сварки

• высокая точность, что не требует последующей обработки и правки;
  
• минимальный объем сварочной ванны, что предупреждает температурные деформации, позволяя вести обработку высокоточных деталей;
  
• возможность сварки в труднодоступных местах;
  
• отсутствие механического воздействия на детали, что актуально при сварке тонкостенных материалов;
  
• высокая скорость проведения работ;
  
• отсутствие выделения загрязняющих веществ;
  
• возможность корректировать мощность луча аппарата лазерной сварки, учитывая особенности свариваемых изделий;
  
• стабильное качество шва за счет отсутствия влияния на луч магнитных полей и постоянной мощности.
  

Сфера применения технологии

Технология имеет ряд недостатков, связанных с малым КПД и достаточно высокой стоимостью лазерного сварочного аппарата по сравнению с типовыми инверторами, полуавтоматами. Одновременно дополнительные расходы быстро окупаются и зачастую остаются единственно возможным вариантом для использования в следующих случаях:

• ювелирное дело (изготовление или ремонт различных украшений, закрепление камней и другие операции);
  
• машиностроение и металлообработка (ремонт пресс-форм, сварка тонкостенных изделий и так далее);
  
• электротехника и микроэлектроника (проведение микросварки мелких элементов).
  

Также лазерный сварочный аппарат может использоваться вместо обычного инвертора, выступая альтернативой классической дуговой сварке, но этого делать не рекомендуется при необходимости варить толстостенный металл без жестких требований по качеству сварного шва из-за высокой себестоимости по сравнению с другими вариантами.