Сварка лазерным излучением

Сварка лазерным излучением [c.131]

На качество сварных соединений влияют условия фокусировки лазерного изл) ения. Для сварки лазерное излучение фокусируется в пятно диаметром 0,5... 1,0 мм. При меньшем диаметре пятна повышенная плотность мощности приводит к значительному перегреву расплавленного металла шва, интенсификации процессов испарения металла и вследствие этого в шве появляются дефекты. При диаметре сфокусированного лазерного излучения >1,0 мм снижается эффективность процесса сварки. [c.426]

Физическая основа образования лазерной искры — возникновение в фокальном пятне вследствие нагрева газа термической плазмы, температура которой может достигать 10 К. Неравномерность распределения по объему плазмы электрически заряженных частиц приводит к резкой неравномерности распределения электрического потенциала в этом объеме и, как следствие, — электрическому пробою. Пробой имеет характер миниатюрного взрыва и сопровождается яркой вспышкой. Поскольку на образование лазерной искры расходуется большое количество энергии излучения лазера и в ряде случаев ее образование нарушает ход технологического процесса с применением лазерного излучения (например, сварки), этого явления стараются избегать. [c.126]

Лазерная технология в последнее время находит все более широкое применение в промышленности. Прошивка точных отверстий в рубиновых часовых камнях, алмазных волоках, диафрагмах и фильерах, резка листового металла, раскрой тканей, разделение хрупких материалов, подгонка номиналов электронных приборов, сварка различных материалов, балансировка вращающихся масс— вот неполный перечень работ, выполняемых с помощью лазерного излучения. При использовании лазерной технологии в большинстве случаев повышается производительность, точность и качество обработки, улучшаются условия труда, повышается культура производства. [c.5]

Исследования воздействия лазерного излучения на различные материалы [37, 78, 177 ] определили необходимые плотности мощности для отдельных видов технологических операций. При плотностях мощности приблизительно до 10 Вт/см происходит интенсивный локальный разогрев материала, с которым связаны технологические операции сварки и термообработки, и при этом не происходит разрушения обрабатываемого материала. Интенсивность нагрева зависит от соотношения глубины проникновения излучения в материал б и толщины прогретого путем теплопроводности слоя V kt, где k — температуропроводность материала t—-длительность воздействия лазерного излучения. Для металлов, где 6 Ykt, источник тепла всегда можно считать поверхностным. При обработке неметаллических материалов это условие не выполняется. [c.108]

Таким образом, процесс взаимодействия лазерного излучения с обрабатываемым материалом хорошо описывается тепловой моделью и разделяется на следующие стадии поглощение света с последующей передачей энергии тепловым колебаниям решетки твердого тела нагревание материала без разрушения, включая и плавление разрушение материала путем испарения и выброса его расплавленной части остывание после окончания воздействия. Нагревание и плавление используются при термообработке и сварке различных материалов, а на тепловом разрушении и выбросе расплавленной части основаны операции резки и сверления отверстий. [c.110]

Для более эффективного использования энергетических характеристик СО 2-лазера свариваемые металлы покрывают тонкой пленкой хорошо поглощающего материала, например графита. В [168] приведены результаты сварки материалов с большим коэффициентом отражения при нанесении на них тонкой пленки других металлов, хорошо поглощающих лазерное излучение например, была произведена сварка пластин меди толщиной 0,48 мм, покрытых пленкой чистого никеля толщиной 0,04 мм (рис. 88, а, б). Видно, что плавление происходит по всей глубине свариваемого шва и при этом требуется лазерной энергии в три-четыре раза меньше, чем при сваривании пластин из чистой меди. На рис. 88, в показаны результаты сваривания цилиндров из нержавеющей стали. [c.137]

Можно предположить, что аргоновые лазеры и лазеры на основе иттриево-алюминиевого граната найдут широкое применение в технологических процессах средней энергоемкости, а мощные СОз-лазеры займут особое положение. Установки на их основе вытеснят традиционное оборудование для резки, сварки, сверления отверстий, термообработки материалов и изделий в области тяжелого машиностроения. Здесь СО,-лазеры будут вне конкуренции. Простота управления интенсивностью лазерного излучения в сочетании с использованием современных средств программного управления позволит использовать лазерные установки в автоматизированных системах. [c.322]

Такими процессами являются электродуговая сварка в вакууме и специальных средах, высокотемпературная пайка, плазменная обработка металла, применение лазерного излучения для резки и сварки металлов, точные отливки из сталей и других металлов, в том числе и тугоплавких, а также электрохимическая и химическая обработки металлов (электрохимическое полирование, химическое фрезерование и т. д.). [c.9]

В 1980-е гг. широкое развитие приобретает лазерная плазма. Лазер используется для разл. техно л. операций — обработки поверхностей, сварки, резки металлов и т. д. При взаимодействии лазерного излучения с поверхностью образуется лазерная плазма, к-рая, взаимодействуя с лазерным излучением, может поглощать его, препятствуя проникновению лазерного излучения к обрабатываемой поверхности. Лазерная плазма — специфич. физ. объект, требующий исследования в плане конкретных технол. процессов. [c.352]

Лазерное излучение применяют для испарения и сварки металлов в вакууме, для разделения изотопов и т. д. Лазеры широко используются в микрохирургии глаза и др. областях медицины. Перспективно, по-видимому, применение лазеров для нагрева вещества до темп-р, при к-рых возможно осуществление термоядерных реакций (см. Лазерный термоядерный синтез). Созданы первые рентгеновские лазеры, и ставится задача создания гамма-лазеров. [c.320]

Применяемый для расплавления металла при сварке лазерный луч представляет собой вынужденное монохроматическое излучение, длина волны которого зависит от природы рабочего тела лазера-излучателя и может быть в диапазоне [c.244]

Эффективность сварки с глубоким проплавлением повышается при совместном действии лазерного излучения и другого, менее дорогостоящего источника нагрева, например электрической дуги или магнитного поля. Суммарный эффект такого воздействия выше, чем сумма эффектов воздействия каждого источника независимо друг от друга. В этом случае возможно применение менее мощного лазера или повышение скорости обработки. [c.246]

Лазерная сварка с глубоким проплавлением требует высокой точности и стабильности направления воздействия лазерного излучения, например, допуск на отклонение оси лазерного пучка может составлять 0,2 мм при длине сварного шва в несколько метров. Необходима также тщательная сборка деталей под лазерную сварку зазор при сборке деталей под сварку должен быть, как правило, менее [c.247]

Основные энергетические характеристики процесса лазерной сварки - это плотность Е мощности лазерного излучения и длительность I его действия. При непрерывном излучении t определяется продолжительностью времени экспонирования, а при импульсном - длительностью импульса. Превышение верхнего предела " вызывает интенсивное объемное кипение и испарение металла, приводящее к выбросам металла и дефектам шва. На практике лазерную сварку ведут при Е = 10 ...10 Вт/см . При Е < 10 Вт/см лазерное излучение теряет свое основное достоинство - высокую концентрацию энергии. Изменение Е и t позволяет сваривать лазерным лучом различные конструкционные материалы с толщиной от нескольких микрометров до десятков миллиметров. [c.236]

Скорость лазерной сварки непрерывным излучением в несколько раз превышает скорости традиционных способов сварки плавлением. Например, стальной лист толщиной 20 мм электрической дугой сваривают со скоростью 15 м/ч за 5...8 проходов, ширина шва получается 20 мм. Непрерывным лазерным лучом этот лист сваривается со скоростью 100 м/ч за 1 проход, получают ширину шва 5 мм. Однако лазерная сварка импульсным излучением по скорости сопоставима с традиционными способами сварки. [c.236]

Наиболее распространена лазерная сварка импульсных излучением в электронной и электротехнической промышленности, где сваривают угловые, нахлесточные и стыковые соединения тонкостенных деталей. Хорошее качество соединений обеспечивается сваркой лазерным лучом тонких деталей (0,05...0,5 мм) с массивными. В этом случае, если свариваемые детали значительно отличаются по толщине, в процессе сварки луч смещают на массивную деталь, чем выравнивают температурное поле и достигают равномерного проплавления обеих деталей. Чтобы снизить разницу в условиях нагрева и плавления таких деталей, толщину массивной детали в месте стыка уменьшают, делая на ней бурт, технологическую отбортовку или выточку (рис. 123). При лазерной сварке нагрев и плавление металла происходят так быстро, что деформация тонкой кромки может не успеть произойти до того, как металл затвердеет. Это позволяет сваривать тонкую деталь с массивной внахлестку. Для этого надо, чтобы при плавлении тонкой кромки и участка массивной детали под ней образовалась общая сварочная ванна. Это можно сделать, производя сварку по кромке отверстия в тонкой детали или по ее периметру. [c.238]

Где применяют лазерную сварку импульсным излучением [c.243]

Режим импульсной лазерной сварки определяется вводимой в свариваемые детали энергией лазерного излучения, длительностью импульса и радиусом светового пятна на облучаемой поверхности свариваемых деталей. [c.430]

Мощные лазеры на гранате находят Бсе новые области применения благодаря своей компактности, высокой эксплуатационной надежности, хорошему качеству лазерного излучения (высокая стабильность и малый диаметр луча при относительно небольшой расходимости) по сравнению с лазерами на молекулах СО2. При дальнейшем повышении уровня мощности до 500—1000 Вт лазеры серии ЛТН-100 смогут широко применяться для сварки и термоупрочнения деталей и инструмента. [c.105]

Современный этап развития лазерной техники характеризуется непрерывным увеличением промышленного выпуска лазеров и высокими темпами внедрения лазеров в народное хозяйство. Применение лазеров в машиностроении, в производстве приборов и элементов электронной техники способствует повышению надежности, качества и увеличению выхода годных изделий, улучшает условия труда и уменьшает трудоемкость производства. Среди лазерных технологических установок для сварки, резки, закалки и отжига материалов, сверления отверстий и других операций ведущее место в настоящее время принадлежит установкам с твердотельными лазерами. Твердотельные лазеры также широко используются для исследований и испытаний различных материалов, получения высокотемпературной плазмы и мягкого рентгеновского излучения. Опыт разработок и эксплуатации приборов показывает, что достижение высоких и стабильных во времени параметров лазеров и лазерного излучения (КПД, энергии и мощности излучения, расходимости, спектрального состава) не может быть обеспечено без учета в конструкции лазеров и при управлении режимами их работы различных эффектов, обусловленных нагревом элементов лазерного излучателя. Только при правильном выборе теплового режима элементов излучателя лазера, при устранении или частичной компенсации негативных проявлений термооптических эффектов можно обеспечить стабильность параметров лазеров и эффективное управление их характеристиками. [c.3]

Рис. 3.1. Диаграммы процессов при взаимодействии лазерного излучения с веществом а — образование плазмы б — удаление материала в—плавление г — нагрев и технологические операции получения свечения лазерной плазмы (/), подгонки размеров микро-деталей (2), сверления и и резки (3), сварки 4), термообработки (5)

Попытка разработать более подробную, чем в стандарте [42], классификацию методов сварки ПМ была предпринята в монографии [43]. И эта попытка автору во многом удалась. В ней не была забыта сварка растворителем, хотя она и была рассмотрена как склеивание. Методы тепловой сварки были объединены в трех группах. В первую включены методы, при выполнении которых используется газовый теплоноситель, жидкое тело (расплав) или нагретое твердое тело, передающие теплоту свариваемому материалу за счет конвекции или теплоотдачи. Во вторую — методы, при которых для нагрева используется световое, инфракрасное и лазерное излучение. В третьей группе отмечены методы сварки так называемым прямым нагревом сварка трением и ультразвуковая сварка — методы, основанные на использовании механической энергии, и высокочастотная сварка и диэлектрическая сварка в поле с частотой более 100 МГц. Менее четко в работе [43] представлена классификация каждого из методов. [c.333]

При сравнении свариваемости термопластичных ПКМ со свариваемостью не-наполненных термопластов ВЧ-методом необходимо учитывать влияние наполнителя на коэффициент диэлектрических потерь ПКМ, УЗ-методом — на упругие характеристики ПКМ, излучением — на способность материала поглощать ИК, световое или лазерное излучение. Введение электропроводящего наполнителя позволяет применять по отношению к ПКМ методы сварки, неизвестные в технологии сварки ненаполненных полимеров. Так, слоистые термопластичные графито-пласты можно сварить методом, близким по своей сущности к методу контактной сварки металлов. Без промежуточных слоев или вкладышей, необходимых при сварке термопластов, ненаполненных или содержащих неэлектропроводящий на- [c.346]

Разновидности метода различаются видом источника излучения инфракрасная (ИК) (прессовая) сварка, световая (прессовая) сварка, лазерная (прессовая) сварка применением присадочного материала, схемой подведения излучения (сварка прямым нагревом, сварка косвенным нагревом), организацией процесса во времени (непрерывная сварка, прерывистая сварка). [c.415]

Для сварки лазерным лучом пригодны лазеры на двуокиси углерода, создающие практически непрерывное излучение, которое хорошо поглощается полимерами, при этом обеспечивается непрерывный процесс сварки. С помощью мощных лазеров можно сваривать. чисты толщиной до 250 мм [15.13]. [c.73]

Лазерная сварка и наплавка. Лазерные источники энергии в настоящее время используются во многих отраслях народного хозяйства. При ремонте автомобилей лазер применяют для сварки и наплавки деталей. Лазерное излучение применяют для приварки ДРД, при восстановлении деталей способом замены их поврежденных частей. При восстановлении изношенных деталей лазерный луч используют как источник тепла для наплавки металлического порошка на поверхность детали. [c.108]

Основными характеристиками лазерного излучения, имеющими значение для сварки, являются расходимость излучения, определяющая размеры пятна после фокусировки, мощность и ее временная зависимость, а также длительность импульса. Благодаря малой расходимости излучения можно получать диаметр пятна после фокусировки размером до нескольких сотых долей миллиметра. Наиболее часто в сварочных установках применяют генераторы, излучающие свет с энергией до 10—50 Дж при длительности импульса до 10 мс. При этом плотность мощности в пятне достигает значений 10 Вт/см . [c.53]

Испаряясь, металл, в свою очередь, влияет на состав газовой фазы, изменяя этим условия прохождения дугового разряда, а также электронного или лазерного излучения. Это испарение носит избирательный характер, причем интенсивнее испаряются элементы с более высокой упругостью пара. При сварке стали, [c.98]

Режим импульсной лазерной сварки определяется вводимой в свариваемые детали энергией лазерного излучения Q, длительностью импульса и радиусом светового пятна на облучаемой поверхности свариваемых деталей г/. От перечисленных параметров зависит освещенность в пятне В = —2--обобщенный [c.131]

В современной лазерной технологии используют плотности мощности 10 ..10 Bт/ мl Эффективность передачи энергии лазерного излучения обрабатываемому материалу определяется значением эффективного коэффициента поглощения, который фактически характеризует КПД процесса лазерной сварки и зависит от многих факторов состояния и формы поверхности, температуры изделия, удельной [c.19]

Энергетические признаки. Основными энергетическими признаками, характеризующими лазерную сварку, являются плотность мощности лазерного излучения Е, которая определяется отношением мощности лазерного источника к плошади пятна сфокусированного луча, и длительность воздействия х. При непрерывном лазерном излучении длительность воздействия определяется продолжительностью времени экспозиции, а при импульсном излучении - длительностью импульса. [c.421]

В результате расплавления металлических деталей по примыкающим поверхностям под действием мощного лазерного излучения и последующей кристаллизации этого расплава образуется сварное соединение, основанное на межатомном взаимодействии. Тйким образом, лазерная сварка, как и дуговая, плазменная и электронно-лучевая, относится к методам сварки плавлением высококонцентриро-ванными источниками энергии. [c.245]

Для осуществления процесса сварки требуются плотности мощности лазерного излучения в зоне обработки порядка 10 . .. Ю Вт/см при длительности воздействия 10 . .. 10" с. Сварку можно проводить в непрерывном, импульсном и ква-зинепрерывном (импульсно-периодическом с высокой частотой следования импульсов) режимах, а также в различных пространственных положениях. Приме-. няют сварку с присадкой и без присадки. Различают сварку малых толщин (глубина проплавления до 1 мм) и сварку с глубоким проплавлением. [c.245]

По сравнению с электронно-лучевой сваркой лазерная сварка не требует специальных вакуумных камер, что позволяет расширить номенклатуру размеров обрабатываемых деталей. С другой стороны, электронное излучение обладает большей "проникающей способностью", что позволяет сваривать изделия значительно большей толщины. Комплексное сравнение этих методов по технологическим и экономическим характеристикам показало, что при мощностях излучения до 4 кВт (сварка различных металлов толщиной до 5 мм) преимущество лазерных методов сварки несомненно. Если же необходима мощность излучения более 10 кВт (сварка металлов толщиной более 10 мм), то экономически выгоднее использовать элек- [c.247]

СО2-лазеры. Этот лазер занимает особое место среди всего многообразия существующих лазеров. Он отличается прежде всего высоким КПД, большой энергией и мощностью излучения. В непрерывном режиме получены мощности в несколько десятков-сотен киловатт импульсная мощность достигает уровня в несколько гигаватт энергия в импульсе измеряется в килоджоулях. Частота следования в импульсно-периодическом режиме может составить несколько килогерц. Длины волн излучения СО2-лазера находятся в диапазоне 9—И мкм (средний ИК-Диапазон) и попадают в окно прозрачности атмосферы. Поэтому излучение СОд-лазера удобно для интенсивного воздействия на вещество (например, в технологических целях резка металлов и диэлектриков, сварка и закалка металлов и т. п.). Кроме того, в диапазон длин волн излучения СОг-лазера попадают резонансные частоты поглощения многих молекул, что делает возможным интенсивное резонансное воздействие лазерного излучения на вещество. Все перечисленные достоинства СОд-лазеров делают их наиболее привлекательными во многих прикладных задачах. Рассмотрим основные принципы его работы и остановимся на особенностях схем и конструктивных решений этих лазеров. [c.45]

Оптические свойства ПМ играют роль при осуществлении соединений с применением лазерного излучения, при отверждении клеев с помощью У Ф-излучения, при инфракрасной (ИК) сварке. Даже органические стекла типа ПК и ацетобутиратцел-люлозы поглощают излучение длиной волны более 2-3 мкм [27, S. 146]. Чтобы подвести лазерное излучение к месту соединения сквозь стенку детали, материал, обращенный к источнику излучения, должен быть прозрачным. [c.49]

При лазерной сварке используется когерентный световой луч в видимом или инфракрасном диапазоне длин волн. Лазерное излучение позволяет достигать бескон- [c.415]

Газовая (азотом, углекислым газом, реже — воздухом), лазерная, термоконтактная сварки, сварка ИК-излучением, ультразвуком, расплавом, трением. Температура газового теплоносителя (Гг) для ПЭВД 220—300 °С, для ПЭНД 190—230 °С. Температиура свариваемых поверхностей (Гпов) 190—240 °С. Давление прижима 0,1— 0.4 МПа [c.74]

Лазерное излучение обеспечивает высо-Есую концентрацию энергии, значительно превосходящую дрзтие источники энергии, применяемые при сварке. Электронный луч, используемый в настоящее время для сварки ответственных конструкций, также обеспечивает достаточно высокую концентрацию энергии. Однако ЭЛС осуществляется в вакуумных камерах, что необходимо для устойчивого проведения процесса. Лазерная сварка принципиально отличается от ЭЛС тем, что не требует вакуумных камер. Процесс лазерной сварки осуществляется на воздухе либо в среде защитных газов аргона, гелия, углекислого газа и др. Благодаря этому лазерную сварку можно применять для соединения элементов крупногабаритных конструкций. [c.421]

Благодаря высокой концентрации энергии лазерного излучения в процессе сварки обеспечиваются малый объем расплавленного металла, незначительные размеры околощовной зоны (ОШЗ) термического. влияния, высокие скорости нагрева и охлаждения металла шва и ОШЗ. Эти особенности теплового воздействия предопределяют минимальные деформации сварных конструкций, специфику физико-химических и металлургических процессов в деталях при лазерной сварке, высокую технологическую прочность и характерные свойства полученных сварных соединений. [c.421]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...