Лазерная сварка постепенно вытесняет другие виды технологий. И это неудивительно — качество сварного шва получается выше за счет точной фокусировки луча, и он не требует дополнительной обработки. Высокая плотность и прочность материала в месте стыка деталей увеличивает срок службы конструкций, делает их более надежными, а также стойкими к механическим нагрузкам.
Благодаря этим свойствам лазерная сварка стала практически универсальной. Эта технология применяется в производстве высокоточных деталей и приборов, строительстве, ювелирной промышленности, авиа- и судостроении и в других отраслях промышленности. Словом, везде, где необходимо высокое качество швов. Сегодня мы расскажем вам, от чего оно зависит, какие бывают виды сварных соединений и кратко о выборе лазерного оборудования.
Благодаря этим свойствам лазерная сварка стала практически универсальной. Она отлично зарекомендовала себя в производстве высокоточных деталей и приборов, строительстве, ювелирной промышленности, авиа- и судостроении и в других отраслях промышленности. Мы расскажем вам какие бывают виды сварных соединений, от чего зависит их качество и кратко о выборе лазерного оборудования.
Виды сварных соединений
Одним из вариантов классификации сварных швов являются геометрические параметры. Среди них выделяются глубина проплавления и площадь поверхности контакта соединяемых деталей. В первом случае предусмотрено три степени проплавления:
- Микросварка — не более 0,1 мм. Используется для соединения тонкопленочных элементов, микропроволоки и других мелких деталей, где требуется высокая точность и качество сварного шва.
- Минисварка — от 0,1 до 1 мм. С ее помощью соединяют тонкие листы металла, например алюминия, припаивают проволоку к более массивному основанию и выполняют тому подобные технологические операции.
- Макросварка — свыше 1 мм. Широко распространенный метод, который применяется для соединения металлических листов, профилей и деталей сложной формы толщиной до 12-13 мм в зависимости от марки сплава и мощности аппарата.
Что касается площади соединяемых поверхностей, то выделяют два вида соединений: шовный и точечный.
Шовное соединение
Этот способ используется не только для обеспечения надежного механического соединения свариваемых элементов, но и для достижения высокой герметичности соединяемых деталей. Например, водо-, нефте- и газопроводов, металлических емкостей под жидкие и сыпучие продукты, строительных конструкций, ограждений. Лазерные аппараты позволяют герметизировать корпуса ответственных деталей, таких как кварцевые резонаторы для высокоточных приборов. Благодаря точной фокусировке луча удается снизить количество бракованных изделий почти на 35%.
Основные преимущества шовной лазерной сварки:
- высокая прочность шва;
- герметичность;
- устойчивость к ударным и вибрационным нагрузкам
Единственно, такой тип сварки не везде возможно или целесообразно использовать. В этих случаях применяется точечная сварка.
Точечное соединение
Этот метод подходит для сварки элементов, которые не подвержены высоким нагрузкам, а другой вид крепежа нельзя использовать из-за малых размеров деталей, а также если соединение временное. К таким изделиям относятся тонкая проволока и тонкопленочные элементы, концы термопар, ювелирные украшения со сложным дизайном и им подобные предметы. Точечная лазерная сварка также подходит для сваривания разных металлов: никель-хром, платина-родий, медь-алюминий и так далее.
Благодаря вышеперечисленным свойствам эта технология широко используется в приборостроении и электронике. Лазерная точечная сварка идеально подходит для изготовления микросхем, а именно соединения проводников и тонкопленочных элементов. Последние изготавливаются из драгоценных и редкоземельных металлов, при этом их толщина очень невелика — от 0,3 до 1 мкм, а диаметр проводников не превышает 80 мкм. Соединение таких микроскопические элементов с помощью пайки приводит к большому проценту брака. По этой причине в микросварке используются только лазерные аппараты, так как это экономит материалы и время.
Однако микро- и минисварка — не единственные сферы применения точечного метода. Он также подходит для прихватки крупных металлоконструкций перед окончательной сборкой. В дальнейшем изделия свариваются шовным способом или закрепляются другими соединениями, например, болтовыми. Благодаря сварочной прихватке исключается смещение элементов конструкции.
Таким образом, точечная сварка:
- подходит для соединения микроскопических деталей;
- отличается высокой точностью и качеством сварного шва — можно применять в производстве сложных электронных приборов;
- высокая скорость сваривания;
- используется для временных соединений.
К недостаткам относится отсутствие герметичности соединения и более низкая прочность по сравнению с шовным методом. По этой причине его используют в тех случаях, где этого не требуется.
От чего зависит качество сварного шва?
На первом месте остаётся квалификация сварщика, который должен соблюдать правила и технологию сварки во время рабочего процесса. Для получения качественного результата нужно учитывать свариваемость металла, толщину заготовки, температурный режим и выбор аппарата и режим сварки. Начнем с первой характеристики.
Свариваемость
Свариваемость металла зависит от содержания углерода — материалы с содержанием этого вещества свыше 0,35% требуют применения особых режимов сварки. Также на свариваемость влияют легирующие добавки и примеси. Например, никель и титан повышают ее, а хром, кремний и марганец в высоких концентрациях — снижают. Для улучшения качества сварного шва для марок с плохой свариваемостью, применяются специальные меры, например, подогрев заготовок, применение защитных газов и последующая термообработка.
Таблица свариваемости стали
Температурный режим
В процессе сварки в месте стыка образуется расплав металла, который начинает кристаллизоваться в процессе охлаждения, проходя через температурный диапазон с низкой пластичностью. При кристаллизации металла шва возникает растягивающее напряжение, которое приводит к деформации в сварном шве или деформацию детали. Если металл шва находится в хрупкой температурной зоне и пластическая деформация превышает пластичность металла, образуются трещины. По этой причине опытные сварщики стараются охлаждать металл естественным путем.
Если нужно сварить чугун, то в этом случае заготовки и вовсе подогревают до 600-650ºС, причем не только предварительно, но и во время, а также после завершения работы. Благодаря этому деталь будет охлаждаться одновременно и равномерно в районе шва, что обеспечит прочный сварной шов. Кроме этого, низкая скорость охлаждения позволяет избежать деформации стенок деталей и образование цементита (Fe3C) – очень хрупкого химического соединения.
При этом использование лазерных сварочных аппаратов снижает риск проявления дефектов. Это связано с малой площадью нагрева — тепло почти не выходит за границы расплава. По этой причине лазером можно соединять термочувствительные металлы и сплавы, но все рекомендации по нагреву и охлаждению заготовок остаются в силе.
Выбор оборудования и рабочего режима
При подборе оборудования и режима сварки необходимо обращать внимание на мощность аппарата и толщину заготовки. Также имеет значение марка стали, которая будет подвергаться обработке. Например, для листа из низкоуглеродистой стали толщиной 5 мм достаточно мощности 2 кВт. Но если речь идет о нержавейке, то для нее может потребоваться 3 кВт и более в зависимости от марки. Ранее у нас выходила подробная статья о лазерной сварке , в которой приведена таблица зависимости мощности от толщины заготовки.
Специалисты компании "Технограв" рекомендуют приобретать оборудование с запасом мощности хотя бы в 0,5 кВт. Особенно актуально для производства, где толщина заготовки и марки стали часто меняются или изготавливаются нестандартные детали под заказ. В таких случаях запас мощности позволяет выпускать изделия большей толщины или из термостойких марок стали с высоким качеством сварного шва. Например, как у ручных аппаратов Senfeng для лазерной сварки серий FCA и HWM с автоматической подачей проволоки.
С помощью этого оборудования можно получить сварные швы без дефектов в виде пустот, трещин и наплывов. С их помощью можно качественно сваривать сталь, алюминий и другие сплавы толщиной до 6 мм. Минимальная площадь нагрева значительно снижает риск деформации деталей, благодаря чему лазерные установки Senfeng можно использовать для сварки материалов, чувствительных к термическому воздействию. Аппараты подходят для соединения элементов конструкции внахлест, методом стыка, с отбортовкой, потайным швом и другими способами, которые указаны в инструкции.
Оборудование Senfeng для лазерной сварки от компании "Технограв"— это оптимальное соотношение цены и качества!
