Co warto wiedzieć o spawaniu laserowym?

Spawanie laserowe to obecnie najnowocześniejsza i najbardziej innowacyjna metoda spawania, charakteryzująca się wyjątkową dokładnością, wytrzymałością, a także oferująca zwiększenie mocy przerobowych. To stosunkowo nowa technika, która jednak szybko zawojowała serca specjalistów w branży spawalniczej. Dlaczego? Co czyni ją najlepszą na rynku?

Na czym polega spawanie laserowe?

Spawanie laserowe to metoda, polegająca na stopieniu okolicy styków łączonych elementów ciepłem dostarczonym w wyniku doprowadzenia danego obszaru do wysokiej temperatury przy pomocy skoncentrowanej wiązki światła koherentnego. W rzeczywistości istnieją dwa takie promienie koherentne, inaczej mówiąc spójne. Ich spójność zależy to od długości fali, amplitudy, czyli stałej w czasie różnicy faz oraz takiej samej płaszczyzny polaryzacji  Podczas realizacji spawania laserowego nie korzysta się ze spoiwa, a najważniejszą cechą tego typu działania w przypadku łączenia stali jest , dopilnowanie by tak zwana spoina, cechowała się  maksymalnie podobnymi własnościami materiałowymi do tych charakterystycznych dla metalu bazowego. Czasami  możliwe jest użycie drutu wypełniającego do spoiny laserowej. Może on być zimny lub ogrzany indukcyjnie. Podgrzewa się go w celu zredukowanie efektów cieplnych w jeziorku z ciekłego metalu.

Do spawania laserowego wykorzystuje się zarówno lasery CO2 jak i lasery typu Fiber. Wynika to z faktu narażenia spoiny na zanieczyszczenia i konieczność zastosowania gazów ochronnych. Technika spawania przy pomocy laserów  polega na miejscowym podgrzaniu materiału skoncentrowanym promieniem, a następnie w wyniku odparowania otrzymuje się kapilarę, której średnica waha się między 1,5 a 2 razy średnicy punktu skupienia. Ciśnienie oparów zapobiega jej zamknięciu. Do spawania laserowego najczęściej wykorzystuje się następujące gazy:

  • Argon,
  • Azot,
  • Dwutlenek węgla,
  • Hel.

Bardzo duże gęstości mocy wiązki laserowej sprawiają, że energia liniowa spawania plasuje się na poziomie minimalnych parametrów potrzebnych do stopienia złącza. Tożsame z tym procesem odkształcenie złączy jest tak niewielkie, że spawane przedmioty są gotowe niemalże natychmiastowo i nie wymagają wtórnej obróbki mechanicznej.

Najważniejsze parametry spawania laserowego

Moc wiązki światła laserowego bezpośrednio wpływa na głębokość topienia złącza, dlatego też naddatek mocy w stosunku do danego materiału spawalniczego może spowodować nierówności oraz pęcherze na spawanym materiale.

Długość ogniska wiązki laserowej między 38 a 75 mm zapewnia większą głębokość przetopienia, natomiast zwiększenie długości wiązki do 125-2500 mm wpływa na większą tolerancję wiązki.

Średni prędkość spawanie laserowego przy zastosowaniu automatycznego oprzyrządowania wynosi od jednego do pięciu metrów na minutę.

Spawanie laserowe oraz hybrydowe spawanie laserowe znajdują zastosowanie w sektorze motoryzacji, okrętownictwie, kolejnictwie, rolnictwie, a także w produkcji wielkogabarytowych maszyn i kontenerów.

Spawanie laserowe to technika cechująca się niewielką energią liniową oraz wąską penetracją spoiny, co gwarantuje estetyczny rezultat wygląd końcowego elementu. Jeśli łączone są duże i cienkie arkusze, spawanie laserowe jest często jedyną metodą spawania, by uniknąć odkształceń termicznych w produkcie końcowym.

Zastosowanie spawanie laserowego minimalizuje możliwość zmiany w twardości i wytrzymałości bazowego materiału.

Jakie są podstawowe typu laserów wykorzystywanych podczas spawania?

  • Lasery molekularne CO2,
  • Lasery impulsowe z krystalicznym elementem czynnym.

Jakie są główne zalety spawania laserowego

  • Znakomite własności mechaniczne,
  • Niezwykle wąska strefa HAZ,
  • Łatwość automatyzacji procesów,
  • Brak spoiwa,
  • Dokładność i precyzja spawu,
  • Duża efektywność,
  • Spawanie trudnych do zespawania materiałów,
  • Bardzo dobre własności w zakresie ścierania,
  • Małe odkształcenia cieplne, czyli płaskość efektu końcowego,
  • Możliwość indywidualnego doboru grubości i własności spawu,
  • Atrakcyjna cena w porównaniu do metod tradycyjnych,
  • Spawalność stali w różnych gatunkach i wymiarach.

Zalecenia względem zastosowania spawania laserowego

W przeciwieństwie do spawania elektronowego, spawanie laserowe można wykorzystać do łączenia ze sobą niemal wszystkich rodzajów metali oraz ich stopów. Ta metoda spawania perfekcyjnie sprawdza się w łączeniu ogromnych ilości niewielkich rozmiarów elementów o bardzo małej grubości. Stosuje się je w prawie wszystkich gałęziach sektora produkcyjnego.