Лазерная сварка: Классификация по типам, признакам и особенностям. Часть 2.

По типу сварного соединения при сварке плавлением с применением лазерного излучения различают:

а). стыковое сварное соединение: представляет собой соединение деталей в стык со сваркой, как правило, без флюса и дополнительного присадка (сварочной проволоки, прутков), зазор между заготовками не более 0,2мм, фокусировка лазерного луча направлена на поверхность металла с отклонением не более 0,1-0,2мм. Проплавление, в зависимости от требований, допускается сквозное, либо глубокое, форма поперечного сечения сварного шва «кинжальная» на всю толщину свариваемых металлов.

При сварке металлов разной толщины возможно выполнение стыковых швов с отбортовкой кромок более толстостенной детали (ее толщину в месте стыка с другой деталью уменьшают за счет нанесения бурта, отбортовки, выточки) для выравнивания температурного воздействия при их нагреве и дальнейшем плавлении.

Также при стыковом соединении для снижения напряжения в месте соединения и создания герметичности изделия или конструкции при сквозном проплавлении выполняют стыковые сварные швы на подкладке, с ее неполным проплавлением.

б). нахлесточное сварное соединение: представляет собой наложение двух деталей друг на друга с перекрытием площади контакта на заданную длину. Сварка при воздействии лазерного излучения осуществляется с локальным (точечным) прижатием деталей между собой, величина зазора между заготовками не должна превышать этот показатель при стыковых соединениях.

Для повышения прочности сцепления возможно выполнение сварных швов с обеих сторон соединяемых деталей.

При сварке деталей разной толщины, как и в случае со стыковыми соединениями, возможно нанесение выточки или проточки на массивных деталях и бурта на обеих, участвующих в соединении, что позволит выравнять показатели подведенного тепла в при отличии в толщине деталей.

Кроме того при сварке деталей внахлест, имеющих разную толщину для улучшения характеристик соединения возможно применять смещение на более толстую деталь или на более тонкую для увеличения скорости сварки.

Также при использовании лазерной импульсной сварки возможно применение тавровых, угловых и торцевых соединений, как с нанесением отбортовки так и без нее, в зависимости от требования к конструкции/изделию, величина зазоров, буртов и выточек регулируется в этом случае ГОСТом 28915.

По применению защитного газа лазерная сварка подразделяется:

- на сварку с использованием защитных газов, к которой относится в основном сварка с глубоким и сквозным проплавленным, использующая излучением непрерывного действия. В силу особенностей протекающих процессов, связанных в первую очередь с образованием концентрированного облака испаренного в процессе сварки металла поверхности и окружающего воздуха, возникает необходимость защиты сварочной ванны от процессов окисления и вытеснения продуктов испарения материала. Для этого используется поддув защитным газом (чаще всего аргоном, реже СО2), в зону сварки, через специальные насадки, с контролем давления и зоны покрытия газом.

- на сварку без использования защитных газов, применяемую в основном при использовании импульсно-периодического излучения, которое исключает переход металла в стадию активного испарения нарушающего работу лазеров. Кроме того точечный нагрев поверхностей соединяемых деталей исключает их окисление в процессе сварки.

По применению присадочных сварочных материалов лазерная сварка подразделяется на:

- сварку проплавлением (глубоким): сварка ведется непрерывным излучением при соединении металлов средней и большой толщины, с образованием «кинжального» сечения сварного шва, формирование которого в силу его геометрических особенностей происходит исключительно за счет основного металла соединяемых деталей без необходимости использования присадочных материалов;

- сварку плавлением без заполнения сварного шва проволокой: производится с помощью импульсно-периодического излучения, применительно для соединения тонкостенных металлов, или металлов разной толщины, точечным или сплошным швом. Шов относительно малой глубины, полученный при помощи лазерного луча с частичным рассеиванием не требует добавления дополнительного сварочного материала на стадии его формирования;

- сварку с заполнением сварного шва проволокой: применяется для получения сварных швов с увеличенным поперечным сечением, при соединении деталей многопроходным методом или, деталей с разделкой для заполнения при формировании сварного шва. Присадочным материалом служит в данном случае проволока диаметром не более 1,5мм. Ее использование позволяет легировать металл шва, и избежать его ослабления.

- гибридную сварку: сочетание лазерной и электродуговой сварки, с использованием в качестве защитной среды газов или флюсов, с подачей сварочной проволоки в зону сварки в качестве присадочного (заполняющего) материала для создания сварных швов с глубоким проплавлением основного металла.

Электрическая дуга нагревает металл и улучшает процессы заполнения металлом сварочной ванны (с добавлением сварочной проволоки или прутков присадочного материала), применение лазерного излучения помогает увеличить глубину, а их взаимное на процессы на процессы испарения металла в зоне нагрева позволяет повысить скорость сварки и общую производительность процессов. Одновременное использование лазерного луча и электрической дуги в одной сварочной зоне позволяет снизить показатели подводимого тепла, и точность позиционирования деталей. При этом лазер на поверхность зоны нагрева соединяемых деталей проецируется при помощи фокусирующей и коллимирующей оптики.

Такой метод позволяет сваривать листы и достаточно большой толщины и тонкостенные, с высокой производительностью в полуавтоматическом и автоматическом режимах с высоким качеством сварных швов. Кроме того при сварке заготовок большой толщины возможно выполнить с проваром в один проход, без необходимости применения многопроходной сварки с поэтапным формированием слоев и кропотливой подготовки с V-образной или Х-образной разделкой свариваемых кромок.

Это способствует снижению подводимого в зоне сварки тепла, а следовательно уменьшению риска образования горячих и холодных трещин и деформаций сварного изделия или конструкции, а также позволяет экономить на дополнительных сварочных материалах. Покрытие во время протекания процессов сварочной ванны защитными газами снижает риск порообразования на поверхности и в теле сварного шва, во время его формирования.

Одновременное применение лазерного излучения и сварочной дуги сочетается при использовании таких технологий дуговой сварки как: МП, МФ, АДС, АПГ, АФ и др., в результате получению сварного шва с преимуществами и лазерной и дуговой типов сварки.