Технология и преимущества лазерной сварки алюминия и его сплавов

Алюминий и алюминиевые сплавы используются в разных сферах:

• Приборостроение.

• Авиа-, судо-, автостроение.

• Микроэлектроника.

• Строительная сфера.

• Изготовление металлоконструкций.

• Производство ракетной техники.

К основным преимуществам материала относятся: небольшой вес, повышенная прочность, стойкость к образованию коррозии.

Но у алюминия есть и минус — его тяжело варить обычной сваркой. При нагреве материала образуются окислы, которые поглощают газы, пары, что приводит к образованию дефектов шва. Оптимальным способом для скрепления элементов или сплава из алюминия является лазерная сварка. Ранее такая обработка могла производиться только в промышленной сфере. Но в настоящее время появилось оборудование для применения в производстве в мелкосерийном масштабе, быту.

Особенности технологического процесса

Как происходит сварка лазером:

1. На месте стыка элементов проходит лазерный луч, который нагревает материал до температуры плавления. Алюминий плавится при плотности 106 Вт/см2.

2. Расплав охлаждается и кристаллизуется.

3. Образуется прочное сварное высококачественное соединение.

Лазерная сварка алюминия происходит в атмосферных условиях без создания вакуума, инертной среды, без присадочных компонентов.

Достоинства лазерной сварки

Такая разновидность сварки востребована, благодаря некоторым преимуществам:

• В результате получается высококачественное соединение. Лазерный луч тонкий, а автоматизированная система управления с помощью компьютера делает параметры точными с минимальными отклонениями.

• Отсутствует необходимость в длительных подготовительных работах. Нужна только зачистка обрабатываемого участка механическим способом.

• Возможность создания сложных сварных швов.

• Технологический процесс является экологичным.

• Высокий уровень производительности.

• Эстетичность готового изделия.

• Минимальная степень деформации изделия.

• Минимальные трудозатраты.

• Возможность выполнять работу в разных положениях заготовки.

К недостаткам лазерной сварки относятся:

• Высокая цена на работы и оборудование.

• Сложность в сварке толстых металлов.

• Совместимость не со всеми алюминиевыми сплавами.

• Средний показатель коэффициента полезного действия.

Принцип работы оборудования

Лазерное оборудование для сварки состоит из нескольких частей:

• специальный квантовый генератор;

• источник питания для генератора;

• оптическая система для фокуса;

• механизм перемещения заготовки и лазерного луча;

• рабочий стол;

• несущая рама.

Лазер для сварки работает в следующих режимах:

• Непрерывная сварка. Применяется для скрепления толстых элементов. При непрерывной сварке практически всегда применяется стационарный режим установок с большой мощностью, которые оснащены системой охлаждения.

• Импульсная сварка. Работа производится с помощью нескольких коротких импульсных волн, которые нагревают металлические кромки до температуры плавления.

Устройство для лазерной сварки классифицируют по виду применяемого лазера:

• Твердотельный. Имеют меньшую мощность и работают в импульсном режиме. В качестве рабочего тела берется ионизированный хром и окись алюминия.

• Газовый. Более мощная установка с КПД до 15%. Рабочее тело состоит из углекислого газа, гелия, азота.

Лазерное сварочное устройство может быть стационарным и мобильным.

Техника безопасности при работе с лазерной сваркой

При работе на лазерном оборудовании необходимо соблюдать некоторые правила безопасности:

• Заниматься лазерной сваркой имеют право только лица, которые имеют соответствующее образование и допуск.

• Рядом с рабочим местом не должны находиться легковоспламеняющиеся вещества. Со стола нужно убрать все загрязнения, посторонние предметы.

• Система охлаждения должна быть оснащена углекислотным огнетушителем и водой.

• Во время работы необходимо использовать специальные защитные очки. Вентиляционная система должна быть в рабочем состоянии.

• В процессе сварки запрещается смотреть прямо на луч, открывать заднюю крышку, панели сбоку, собственноручно ремонтировать оборудование.

• Необходимо защитить от лазерного воздействия руки и другие участки тела.

• Установку необходимо отключить от питания, если на улице гроза или оборудование долгое время не использовали.