Суть и главные преимущества сварки лазером

c71fdc48

При облучении плоскости тела светом энергия квантов (порций) света вбирается данной поверхностью. Образовывается ласка, температура плоскости улучшается. Если световую энергию сосредоточить на небольшом отделе плоскости, можно получить повышенную температуру. На этом базируется сварка лучом света зрительного фотонного генератора — лазера, подробнее на laser-form.ru.

Термин «лазер» происходит от первых букв британской фразы: «Light amplification by the stimulated emission of radiation», что значит в переводе: «Усиление света за счет индуцирования эмиссии излучения». Доктор Н. Г. Басов, одаренный в 1964 г. вместе с доктором А. М. Прохоровым и североамериканским экспертам Ч.Таунсом Нобелевской премии за абстрактное доказательство и подготовку лазеров, так описывает луч: «Это устройство, в котором энергия, к примеру термическая, биологическая, спортивная, реорганизуется в энергию электрического поля — лазерный поток. При подобном преображении часть энергии неминуемо пропадает, а принципиально то, что приобретенная в итоге лазерная энергия владеет несоизмеримо отличным качеством. Качество лазерной энергии устанавливается ее повышенной концентрацией и перспективой передачи на существенное расстояние».

Главные детали лазера — это генератор накачки и энергичная среда. По серьезным кругам отличают твердотельные, газовые и полупроводниковые лазеры. В твердотельных лазерах (рис. 1) в роли серьезной среды в большинстве случаев используют стержни из красного рубина — окиси алюминия А12О3 с примесью ионов хрома Сг3+ (до 0,05%). При облучении ионы хрома проходят в другое энергетическое положение -возбуждаются и после этого дают приготовленную энергию в качестве света. На торцах кровавого стержня отмечен пласт отражающего вещества (к примеру, золота) так, что с одного конца образовано непроницаемое, а с иного — просвечивающее зеркало. Распространение ионов хрома, отражаясь от этих зеркал, циркулирует одновременно зрительной оси стержня, возбуждая свежие ионы, — проходит обвальный процесс. Происходит бурное выделение лучезарной энергии, которая излучается синхронным пучком через просвечивающее зеркало и фокусируется линзой в месте сварки. Выходная производительность твердотельных лазеров достигает 107 Вт при сечении луча менее 1 сантиметров2. В трюке добивается огромная концентрация энергии, которая позволяет приобретать температуру до млн C.

При функционировании в пульсирующем режиме значительный дефицит твердотельного лазера — невысокий КПД (0,01…2,0%). Отличную производительность и больший КПД обеспечивают лазеры, работающие в постоянном режиме, к примеру твердотельный луч на алюмоит-триевом гранате, активированном атомами неодима (примерно 1%). Не менее большой КПД и производительность у газовых лазеров. В роли серьезной среды в них используют в большинстве случаев СО2 либо примесь газов, генераторами накачки могут служить искровые разрядники либо электронный поток.

Характерная система газового лазера — это наводненная газом труба, урезанная с 2-ух сторон строго синхронными зеркалами: непроницаемым и просвечивающим (рис. 2). В итоге электрического ряда между внедренными в трубку электродами появляются стремительные электроны, которые волнуют газовые молекулы. Возвращаясь в хорошее состояние, эти молекулы формируют кванты света также, как и в твердотельном лазере. Газовые лазеры могут работать в постоянном режиме. Для сварки применяют твердотельные и газовые лазеры пульсирующего и нескончаемого действия.

Лазерную сварку создают на воздухе либо в среде защитных газов: аргона, СО2. Вакуум, как при электронно-лучевой сварке, тут не нужен, из-за этого лазерным лучом можно доваривать габаритные системы. Лазерный поток без проблем управляется и регулируется, при помощи отражающих зрительных систем без проблем транспортируется и устремляется в недоступные для прочих способов места. В отличии от электронного луча и электрической дуги на него не оказывают большое влияние магнитные поля, что гарантирует надежное развитие шва. Из-за повышенной концентрации энергии (в пятнышке размером 0,1 миллиметров и менее) в ходе лазерной сварки размер сварной ванны незначительный, небольшая высота зоны теплового воздействия, большие скорости нагрева и остывания. Это гарантирует хорошую техническую надежность сварных объединений, незначительные деструкции сварных систем. К примеру, лазерная сварка вилки с карданным валом автомобиля сравнивая с дуговой сваркой повышает срок эксплуатации карданной передачи втрое, поскольку не менее чем в два раза понижается площадь разреза сварного шва, во много раз -время сварки. Деструкции вилки, вызывающие ранний износ, почти отсутствуют.

Главные энерго характеристики процесса лазерной сварки — это насыщенность Е производительности лазерного излучения и продолжительность t его действия. При постоянном излучении t устанавливается длительностью времени экспонирования, а при пульсирующем — продолжительностью импульса. Превышение высшего лимита Е вызывает активное масштабное кошение и испарение металла, ведущее к выбросам металла и бракам шва. На деле лазерную сварку ведут при Е=106…107 Вт/сантиметров2. При Е < 105 Вт/сантиметров2 лазерное распространение утрачивает собственное главное преимущество — хорошую концентрацию энергии. Изменение Е и t дает возможность доваривать лазерным лучом разные конструкционные элементы с шириной от нескольких микрометров до десятков мм.

Скорость лазерной сварки нескончаемым излучением во много раз превосходит скорости классических способов сварки плавлением. К примеру, стальной листок шириной 20 миллиметров электрической дугой сваривают со скоростью 15 м/ч за 5…8 доступов, высота шва выходит 20 миллиметров. Нескончаемым лазерным лучом данный листок сваривается со скоростью 100 м/ч за 1 ход, приобретают высоту шва 5 миллиметров. Но лазерная сварка пульсирующим излучением по скорости сравнима с классическими методами сварки.

Оставить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *