Czym jest spawanie laserowe?
Spawanie laserowe (od słowa „laser” będącego akronimem Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) to proces spawania, w którym metale lub tworzywa termoplastyczne są łączone za pomocą skupionej wiązki laserowej. To najbardziej zaawansowany rodzaj spawania znajdujący zastosowanie w wielu branżach, od sprzętu lotniczego i medycznego po produkcję biżuterii.
Na czym polega technologia spawania laserowego?
W procesie spawania laserowego wysoko skoncentrowana wiązka światła skupia się na wnęce między łączonymi materiałami. Silna wiązka laserowa topi materiały w spoinach i tworzy między nimi połączenie. Przy zastosowaniu tak wysoko skoncentrowanego źródła ciepła, spawanie laserowe cienkich materiałów może osiągnąć dużą prędkość. W grubszych materiałach spawanie laserowe może wytwarzać głębokie i wąskie spoiny.
Istnieją dwa rodzaje spawania laserowego
1. Spawanie z przewodzeniem ciepła
Podczas spawania z przewodzeniem ciepła wiązka lasera nagrzewa powierzchnię materiału powyżej temperatury topnienia materiału. Proces służy do wytwarzania spoin, które nie wymagają dużej wytrzymałości. Ten rodzaj spawania wykonuje się laserem o małej mocy poniżej 500 W. Spawanie z przewodzeniem ciepła daje gładkie i estetyczne spoiny.
2. Spawanie z głębokim wtopieniem
Przy spawaniu z głębokim wtopieniem wiązka lasera nagrzewa powierzchnię materiału do punktu odparowania, wnikając głęboko w materiał. Tworzy to głęboki wtop o stanie podobnym do plazmy. Temperatura wzrasta powyżej 9726℃ (10 000 K). Ten rodzaj spawania wykonuje się laserem o mocy powyżej 105 W/mm2.
Zalety spawania laserowego
Spawanie laserowe ma wszechstronny charakter i może być stosowane w połączeniu ze spawaniem łukowym w celu stworzenia hybrydowego spawania łukiem laserowym. Powstała spoina ma zalety zarówno spawania laserowego, jak i spawania łukowego. Spoina ma głębokie połączenia i lepszą tolerancję na dopasowanie połączenia. Zapewnia również mniejszą porowatość wewnętrzną i pękanie.
W porównaniu z tradycyjnym spawaniem, spawanie wiązką laserową ma następujące zalety:
- Mniejsza ilość ciepła
Wysoce skoncentrowana wiązka laserowa skupia się na małym obszarze, dzięki czemu strefa wpływu ciepła (SWC) jest mniejsza. Dlatego spawanie laserowe wymaga wejścia w niskiej temperaturze w porównaniu ze spawaniem tradycyjnym.
- Krótszy czas obróbki
Mimo że proces wymaga większej inwestycji początkowej, w rezultacie okazuje się bardziej opłacalny niż tradycyjne spawanie. Wynika to z faktu, że spawanie laserowe umożliwia większą prędkość obróbki, co skutkuje wyższą produktywnością i krótszym czasem realizacji.
- Mniejsze ryzyko zniekształceń termicznych
Ponieważ proces ten wymaga niskiego dopływu ciepła, występuje mniej naprężeń termicznych. Skupiona wiązka topi tylko niewielką powierzchnię metalu, co powoduje zminimalizowanie wewnętrznych naprężeń i zniekształceń obrabianego przedmiotu wywołanych ciepłem.
- Wysoka precyzja
Wiązkę laserową można kontrolować i skupiać na małym obszarze. Pozwala to na spawanie elementów z wysoką precyzją. Elastyczny rozmiar plamki sprawia, że spawanie laserowe najlepiej nadaje się do delikatnych lub cienkich metali.
Zastosowania spawania laserowego
Ze względu na wysoką precyzję, szybszy czas obróbki, szeroką tolerancję materiałową i niezmienną jakość, spawanie laserowe ma różne zastosowania, w tym:
Niektóre z obszarów, w których można zastosować spawanie laserowe:
- Branża motoryzacyjna
Spawanie laserowe oferuje beznarzędziowy tryb pracy i nie wymaga wymiany głowic, dzięki czemu doskonale nadaje się do wykorzystania w branży motoryzacyjnej.
- Konstrukcje stalowe
Ze względu na wysoką wydajność i produktywność, technologia laserowa znajduje zastosowanie w przemyśle konstrukcji stalowych. Spawanie laserowe umożliwia obróbkę grubych blach z dużą prędkością i dużą tolerancją.
- Przemysł stoczniowy
Dzięki spawaniu laserowemu w przemyśle stoczniowym produkowane śruby sterujące i napędowe oraz stery mają dużą precyzję i wymaganą tolerancje. Rezultatem jest mniejsze zużycie paliwa i wyższe prędkości statków.
- Budowa narzędzi
Wysoka precyzja sprawia, że system spawania laserowego nadaje się do wytwarzania narzędzi. Technologia doskonale sprawdza się produkcji precyzyjnych narzędzi do tłoczenia, wykrawania i odlewania.
Technologia spawania laserowego wykorzystuje wiązkę lasera jako silnie skoncentrowane źródło ciepła do łączenia materiałów. Zastosowana wiązka lasera nagrzewa i topi krawędzie materiałów, tworząc spoinę. Ze względu na wysoką precyzję, dużą prędkość spawania, krótszy czas obróbki, szeroką tolerancję materiału i stałą jakość, spawanie laserowe ma szeroki zakres zastosowań i jest często wykorzystywane do tworzenia bardzo precyzyjnych spoin.