Spawanie laserem

Proces spawania laserowego polega na spajaniu materiałów, poprzez stapianie obszaru ich styku za pomocą wiązki promienia laserowego. Spawanie laserowe prowadzone jest zazwyczaj w osłonie gazu obojętnego. Gdy materiał spawany nie utlenia się, można pominąć gaz obojętny i spawanie prowadzone jest w powietrzu. Spawanie laserowe powszechnie stosowane jest w wielu gałęziach przemysłu w produkcji wielkoseryjnej m.in. w przemyśle ciężkim i motoryzacyjnym.

Zalety spawania laserowego

W spawaniu laserowym wykorzystuje się wiązkę laserową o dużej gęstości energii nawet do kilku MW/cm². Wiązka laserowa o niewielkim rozmiarze i wysokiej gęstości energii sprawia że szerokość strefy wpływu ciepła jest mała a oddziaływanie temperatury na konstrukcje niewielkie. Procesowi spawania towarzyszy również szybkie odprowadzanie ciepła i stygnięcie spoiny. Daje to niewielkie odkształcenia kształtów spoiny w porównaniu z innymi metodami. Spawanie laserowe umożliwia uzyskiwanie spoin o szerokości od 0,2 do 13 mm. Metoda pozwala wykonywać spoiny o małych szerokościach i wysokiej wytrzymałości. Do pozostałych zalet spawania z wykorzystaniem wiązki laserowej zalicza się: wysoką precyzję, czystość metody, wszechstronność procesu (można nim łączyć materiały trudnospawalne), łatwość automatyzacji.

Spawanie laserowe metali i innych materiałów

Spawanie laserowe daje możliwość łączenia praktycznie większości rodzajów metali stosowanych w rozmaitych gałęziach przemysłu: stali (w tym stal nierdzewna, stal kwasoodporna, narzędziowa, stopowa); metali kolorowych i ich stopów (miedź, cynk, cyna, ołów, aluminium); metali trudnotopliwych (wolfram, molibden itp); metali aktywnych chemicznie (potas, sód, lit, wapń, magnez); metali szlachetnych (srebro, złoto i platyna). Ważną rolę odgrywają metody spawania laserowego aluminium i tytanu, jak również tworzyw sztucznych, krzemu, szkła. Proces spawania laserowego znajduje zastosowanie w przemyśle w skali makro, opracowano również szereg odmian spawania laserem, którymi spawa się produkty i części w skali mikro.

Spawanie laserowe - przebieg

Wiązka lasera oświetla powierzchnię spawanych materiałów. W wyniku absorpcji promieniowania elektromagnetycznego przez atomy łączonych materiałów, dochodzi do wzrostu temperatury w obszarze oddziaływania wiązki. Wzrost temperatury powoduje przemiany strukturalne i fazowe. Po przekroczeniu temperatury topnienia metal upłynnia się, a łączone materiały zaczynają się intensywnie ze sobą mieszać. Strefa oddziaływania wiązki laserowej jest niewielka względem objętości materiału, a dodatkowo ruchoma, więc przetopiony materiał będzie szybko stygł tworząc spoinę łączącą produkty.

Ponieważ rozmiar plamki laserowej jest niewielki, spoina posiada niewielkie wymiary poprzeczne.

Spawanie odbywać się może przez tworzenie jeziorka spawalniczego, albo z pełnym przetopieniem złącza. Spawanie laserowe może być realizowane w jednym przejściu lub wielowarstwowo. Możliwe jest stosowanie dodatkowego spoiwa w postaci drutu.

Spawanie laserowe - parametry spawania

Głębokość przetopienia złącza uzależniona jest od mocy lasera, pola powierzchni plamki, przewodności cieplnej materiału, grubości spawanych materiałów, czasu interakcji wiązki laserowej z materiałem (prędkość spawania). Znaczenie ma również długość ogniska wiązki laserowej, jej wzrost zwiększa głębokość przetopienia.

Spawanie laserowe - metody

Spawanie laserowe pozwala łączyć produkty pojedynczymi impulsami lasera lub w trybie ciągłym. Decyzja o użyciu konkretnej metody wynika z tego że spoina ma osiągnąć wymaganą wytrzymałość i nie powodować nadmiernego podgrzania elementu i jego odkształcenia.

Różne rodzaje spawania wymagają różnych trybów pracy źródła laserowego.

Spawanie liniowe - praca w trybie ciągłym

W tym trybie pracy źródło laserowe pracuje w trybie ciągłym, generując nieprzerwany promień lasera. Jej stosowanie daje w wyniku ciągłą liniową spoinę łączącą produkty. Parametrami spawania laserowego jest tutaj moc średnia wiązki laserowej oraz prędkość spawania. Przy zachowaniu stałej mocy wraz ze wzrostem prędkości spawania maleje głębokość przetopienia.

Spawanie punktowe - tryb impulsowy

W spawaniu impulsowym laser pracuje impulsowo a promień lasera jest emitowany z przerwami. Spoina składa się ze zbioru częściowo nakładających się spoin punktowych odpowiadających poszczególnym impulsom.

Ważnymi parametrami spawania są tutaj czas trwania i energia impulsu światła laserowego, a także częstotliwość powtarzania impulsu.

Laser do spawania - rodzaje

W przemyśle używa się wielu rodzajów urządzenia jakim jest laser, zbudowanych w oparciu o różne technologie wytwarzania wiązki. Stosowane są lasery dużej mocy pracujące w sposób ciągły takie jak laser CO2, takie same jak te używane do cięcia laserowego. Energia w postaci pulsującej wiązki dostarczana jest przez matryce diod laserowych dużej mocy, lasery światłowodowe czy lasery impulsowe z krystalicznym elementem czynnym np. Nd:YAG.

Spawanie laserowe - gazy spawalnicze

Spawanie laserowe różni się od cięcia laserowego tym, że jeziorko ciekłego metalu nie jest usuwane przez strumień gazu, ale materiał roztopiony jest chroniony przez niskociśnieniowy gaz osłonowy.

Gazy spawalnicze wykorzystywane do osłony spawania to przede wszystkim hel, argon, azot i dwutlenek węgla, każdy z nich ma pewne wady i zalety.

Hel

Daje bardzo dobrą ochronę przeciw utlenianiu, szczególnie stali chromowo-niklowych oraz niklu i tytanu. Wadą jest wysoki koszt gazu.

Argon

Dobra ochrona przeciw utlenianiu stali chromoniklowych oraz stopów na bazie niklu i tytanu oraz aluminium. Jest tańszy od helu, ale wymaga mniejszych dysz co zwiększa prędkość wypływu gazu i wymaga precyzyjnego ustawienia dyszy względem wiązki, inaczej powstanie nierówny i chropowaty spaw.

Azot

Pozwala uzyskać głębsze przetopienie niż w przypadku helu, mimo zachowania wysokich prędkości spawania. Natężenie przepływu gazu ochronnego jest wysokie i podobne do argonu. Azot jest tańszy, ale spawy łączące produkty bywają nierówne.

Dwutlenek węgla

Jest tani. Daje dobre rezultaty przy spawaniu stali niskowęglowych. Produkty spawane uzyskują równą i gładką powierzchnię spawu. Nie nadaje się do ochrony stali chromowo-niklowych oraz stopów na bazie tytanu. Stal odpuszczona wykazuje wzrost twardości w obrębie szczeliny.

Usługi spawania laserowego / Spawanie laserowe

Skontaktuj się z systemowym parkiem technologicznym MetalTop.pl który ma w swoich zasobach oferty wielu firm z całej Polski, oferujących usługi spawania laserowego dla klientów.

Oferty można przeszukiwać wg parametrów technicznych dokładnie określających spawanie laserowe, a także dogodnej lokalizacji przeprowadzanej usługi, terminu jej wykonania, dodatkowych operacji towarzyszących spawaniu, itp.

Podstawowe wyszukiwanie jest bezpłatne i nie wymaga rejestracji. Zarejestrowani użytkownicy dostają dodatkowe możliwości np: wyszukiwanie wielopozycyjne. Skontaktuj się z nami. Chętnie udzielimy wszelkich informacji, dotyczących systemu.