Лазерная сварка стала преобразующей технологией в промышленных процессах соединения. Она предлагает явные преимущества по сравнению с традиционными методами, такими как сварка TIG или MIG, особенно в тех областях применения, где требуется высокая точность, минимальные тепловые искажения и повышенная производительность. Для специалистов по закупкам, оценивающих передовые технологии соединения, лазерная сварка обеспечивает как измеримое улучшение характеристик, так и значительные преимущества по стоимости.

Основной принцип Лазерная сварка

Лазерная сварка осуществляется путем направления высокоинтенсивного лазерного луча на поверхность материала, где он поглощается и преобразуется в тепло. Это тепло вызывает локальное плавление и, в некоторых случаях, испарение и образование плазмы. В зависимости от подводимого тепла и реакции материала лазерная сварка обычно подразделяется на два режима:

• Кондуктивная сварка: Под воздействием тепла материал плавится, но не испаряется. Он подходит для тонких секций и позволяет получать гладкие сварные швы с минимальным проплавлением.
• Сварка шпуров (глубокое проникновение): Материал плавится и испаряется, образуя узкую, глубокую шпоночную канавку, которая позволяет выполнять сварные швы с высоким соотношением сторон. Этот метод является доминирующим в промышленном применении.

Технические преимущества

1. Превосходное качество сварки

Лазерная сварка обеспечивает жесткий тепловой контроль, в результате чего образуются узкие зоны термического влияния (ЗТВ), быстрое охлаждение и минимальное коробление. Сварные швы получаются чистыми, с тонкой микроструктурой и механическими свойствами, близкими к свойствам основного материала. Мелкий размер зерна и уменьшение дислокаций помогают обеспечить постоянную прочность и долговечность.

2. Повышение эффективности и пропускной способности

По сравнению со сваркой TIG или MIG лазерная сварка во многих случаях в 5-10 раз эффективнее. Ее высокоскоростная работа в сочетании с минимальными требованиями к доработке и последующей обработке значительно сокращает время производства. Это особенно выгодно в производстве труб из нержавеющей стали, где лазерная сварка прямых швов стала стандартной практикой.

3. Большая гибкость конструкции

Лазерная сварка - это бесконтактный процесс, то есть лазерной головке не нужно физически касаться заготовки. Это обеспечивает более широкий доступ к сложным геометрическим формам, позволяя сваривать труднодоступные швы, внутренние соединения и контурные поверхности. Например, лазерная сварка может применяться для внутренних компонентов турбин или плотно упакованных узлов датчиков, где дуговая сварка была бы непрактичной.

4. Исключительная точность

Лазерная сварка идеально подходит для небольших, тонких компонентов, таких как датчики, клапаны и вставки для батарей. Дуговая сварка часто выделяет слишком много тепла для таких тонких деталей. Напротив, лазерная сварка обеспечивает высокое соотношение сторон шва (глубина к ширине), что делает ее пригодной для сварки с глубоким проплавлением в пластинах средней и большой толщины при сохранении превосходного контроля.

Снижение затрат и упрощение процессов

Лазерная сварка способствует снижению производственных затрат по нескольким основным направлениям:

• Сварка тонких листов: Уменьшение искажений сводит к минимуму необходимость в выравнивании или отбраковке, а более высокая скорость сварки снижает трудозатраты.
• Сварка листов средней толщины: Устраняет необходимость снятия фасок и сокращает объем послесварочной обработки поверхности. Это дает до 40% экономии времени и более 30% экономии затрат по сравнению с традиционной дуговой сваркой.

Кроме того, для лазерной сварки не требуются электроды, что позволяет избежать проблем с износом или загрязнением электродов. Снижение износа инструмента и минимальное количество расходных материалов также способствуют снижению общей стоимости владения.

Универсальность и совместимость материалов

Лазерная сварка поддерживает широкий диапазон металлов и разнородных материалов. Автоматизированная роботизированная интеграция позволяет получать точные, повторяющиеся сварные швы даже под сложными углами. Возможность работы на расстоянии и использование оптических систем наведения позволяет выполнять сварку в стесненных или загроможденных пространствах, чего мало кто может добиться традиционными методами сварки.

Современные и перспективные приложения

Лазерная сварка сегодня является основной технологией в нескольких отраслях:

• Батареи питания: Благодаря точности и повторяемости используется для сварки аккумуляторных выступов, клемм, уплотнительных штифтов и разъемов.
• Автомобильные компоненты: Используется для производства зубчатых колес, приводных механизмов и конструкционных деталей.
• Железнодорожный транспорт и судостроение: Обеспечивает глубокое проникновение и сварку длинных швов.
• Аэрокосмическая и оборонная промышленность: Используется для легких, высокопрочных узлов, требующих жестких допусков.

Благодаря быстрой локализации и снижению цен на лазерные источники, особенно от китайских производителей, таких как Raycus и MaxPhotonics, стоимость оборудования резко снизилась. Лазерный источник мощностью 2 кВт, который в 2017 году стоил 10-15 юаней за единицу, теперь продается за 2-3 юаня - снижение цены на 80%.

Диапазон обрабатываемых материалов продолжает расширяться. В то время как нержавеющая сталь и алюминиевые сплавы являются основными на сегодняшний день, лазерная сварка быстро распространяется на углеродистые и высокопрочные стали, заменяя старые технологии TIG и CMT.

Заключение

Лазерная сварка меняет ландшафт прецизионного производства. Благодаря непревзойденной точности, минимальным искажениям и экономичности она представляет собой привлекательный вариант для производителей, стремящихся модернизировать свои соединительные процессы. По мере того как стоимость оборудования продолжает снижаться, а его применение расширяется в различных отраслях, лазерная сварка может стать новым стандартом для высокопроизводительного промышленного производства.