Поскольку современная обрабатывающая промышленность предъявляет все более высокие требования к точности обработки и эффективности производства, технология лазерной сварки быстро завоевала популярность в различных отраслях. От автомобильной и аэрокосмической промышленности до медицинского оборудования и электроники, лазерные сварочные аппараты преобразуют традиционные методы сварки. Лазерная сварка обладает такими уникальными преимуществами, как высокая точность, высокая эффективность и минимальные зоны термического воздействия, что делает ее предпочтительным выбором для многих отраслей промышленности.
В этой статье мы рассмотрим основные компоненты лазерного сварочного аппарата и объясним принципы его работы, чтобы помочь вам лучше понять это передовое оборудование.
1. Обзор лазерного сварочного аппарата
Лазерные сварочные аппараты используют лазерный луч в качестве источника тепла для расплавления и сплавления двух металлических деталей. По сравнению с традиционной дуговой сваркой лазерная сварка имеет ряд преимуществ: более высокая скорость сварки, меньшая зона термического влияния и более высокое качество шва. Кроме того, лазерная сварка может быть автоматизирована и подходит для сварки деталей сложной формы и небольшого объема. Это значительно повышает эффективность производства и точность сварки.
Принцип работы процесса лазерной сварки заключается в использовании лазерного генератора для генерации лазерного луча, который фокусируется на поверхности заготовки через оптическую систему. Лазер нагревает металл до температуры плавления, образуя локальную расплавленную ванну. По мере того как лазер продолжает облучать расплавленную ванну, она расширяется, металл охлаждается и застывает, завершая процесс сварки.
2. Основные компоненты лазерного сварочного аппарата
2.1 Лазерный генератор
Лазерный генератор - это "сердце" лазерного сварочного аппарата. Его основная функция - генерировать лазерный луч. Лазерный генератор возбуждает лазерную среду для излучения лазера с помощью таких механизмов, как ток и напряжение, и лазерный луч передается на поверхность заготовки через оптическую систему.
В настоящее время существует три основных типа лазерных генераторов: твердотельные лазеры, газовые лазеры и волоконные лазеры. Каждый тип имеет свой принцип работы, но может производить лазеры высокой интенсивности и яркости.
Волоконные лазеры: Волоконные лазеры - наиболее широко используемый тип лазерных генераторов. Волоконные лазеры обладают высокой эффективностью электрооптического преобразования, длительным сроком службы и высокой адаптивностью. Волоконные лазеры могут передавать лазерные лучи через оптическое волокно, с меньшим фокусом, что делает их идеальными для точной сварки.
CO2-лазеры: CO2-лазеры используют газ CO2 в качестве лазерной среды и излучают лазеры с большей длиной волны, что подходит для сварки определенных материалов, но имеют более низкую точность, чем волоконные лазеры.
YAG-лазеры: В YAG-лазерах в качестве лазерной среды используется иттрий-алюминиевый гранат (YAG). Они известны своей высокой лазерной мощностью и стабильностью, что делает их идеальными для сварки металлов.
2.2 Оптическая система
Оптическая система - важнейший компонент, отвечающий за передачу и фокусировку лазерного луча в лазерном сварочном аппарате. Она состоит из таких компонентов, как лазерные линзы, зеркала и фокусирующие линзы. Лазерный луч, генерируемый лазерным генератором, направляется с помощью ряда зеркал на фокусирующую линзу, которая фокусирует его на заготовке.
Лазерные линзы: Они используются для фокусировки лазера на очень маленьком пятне. Фокусное расстояние линзы регулируется для управления диаметром лазерного луча, что влияет на качество сварки.
Зеркала: Зеркала перенаправляют лазерный луч по разным траекториям, обеспечивая его попадание в нужную для сварки область.
2.3 Фокусировка и система фокусировки
Размер фокусной точки лазерного луча существенно влияет на качество сварки. Система фокусировки управляет точкой фокусировки лазерного луча, что влияет на глубину и ширину сварки. Как правило, меньший диаметр фокуса подходит для точной сварки, в то время как больший диаметр фокуса лучше подходит для сварки широкой зоны.
Управление фокусом обычно достигается путем регулировки положения фокусирующей линзы. Точное управление фокусом имеет решающее значение для обеспечения постоянной глубины и качества сварки.
2.4 Лазерное сканирование Galvo
Гальвосистема лазерного сканирования отвечает за управление траекторией лазерного луча в лазерном сварочном аппарате. С помощью двух высокоскоростных вращающихся зеркал лазерный луч может быстро перемещаться по заготовке, обеспечивая точную сварку на различных участках. Скорость и точность работы гальвосистемы напрямую влияют на эффективность и качество сварки.
Эта сканирующая система часто используется при необходимости быстрого изменения траектории сварки или при необходимости создания сложных траекторий сварки. Быстрое время отклика гальвосистемы делает ее идеальной для высокоскоростных сварочных работ.
2.5 Сварочная головка
Сварочная головка - это компонент, который контактирует с заготовкой в лазерном сварочном аппарате. Обычно она включает в себя фокусирующую линзу, защитную линзу и систему газовой защиты. Основная функция сварочной головки - фокусировка лазера на поверхности заготовки и защита зоны сварки с помощью защитного газа для предотвращения окисления и загрязнения.
Защитный газ: Защитный газ (например, азот или аргон) используется для защиты зоны сварки во время процесса лазерной сварки. Он предотвращает воздействие воздуха, снижая риск возникновения таких дефектов, как пористость и окисление. Поток и чистота защитного газа очень важны для получения высококачественных сварных швов.
Газовые форсунки: Через газовые сопла защитный газ равномерно распределяется по зоне сварки, обеспечивая качество сварного шва.
2.6 Система управления
Система управления - это "мозг" лазерного сварочного аппарата, отвечающий за управление процессом сварки. Она включает в себя такие функции, как системы ЧПУ (компьютерного числового управления), управление выходной мощностью лазера и регулировка параметров сварки. Точность и гибкость системы управления определяют стабильность сварочного процесса и качество конечного шва.
Современные лазерные сварочные аппараты оснащены передовыми системами ЧПУ для точного контроля мощности, скорости и траектории лазерного излучения. Регулируя эти параметры, можно с высокой точностью сваривать различные материалы и толщины.
2.7 Система водяного охлаждения
Из-за высокой мощности лазерного излучения в процессе сварки выделяется большое количество тепла. Для поддержания нормальной работы и предотвращения перегрева необходима эффективная система охлаждения. В системе водяного охлаждения циркулирует охлаждающая жидкость, поглощающая тепло, выделяемое оборудованием, что позволяет ключевым компонентам, таким как лазерный генератор, оставаться в пределах своего рабочего диапазона температур.
3. Принцип работы лазерного сварочного аппарата
Процесс лазерной сварки можно разбить на несколько основных этапов:
3.1 Лазерный генератор производит лазерный луч: Лазерный генератор возбуждает лазерную среду, испуская высокоинтенсивный лазерный луч.
3.2 Лазерный луч передается оптической системой: Лазерный луч проходит через зеркала и фокусирующие линзы, в итоге фокусируясь на маленькой точке.
3.3 Лазер нагревает металл и образует расплавленный бассейн: Когда лазерный луч попадает на металлическую поверхность, металл быстро нагревается до температуры плавления, образуя расплавленный бассейн.
3.4 Расплавленный бассейн охлаждается и образует сварной шов: По мере движения лазерного луча расплавленная ванна постепенно застывает, образуя прочное сварное соединение.
3.5 Применяется защитный газ: В процессе сварки защитный газ направляется в зону сварки, предотвращая окисление и загрязнение, обеспечивая высокое качество результатов.
Заключение
Лазерный сварочный аппарат - это ключевой инструмент в современном производстве, обеспечивающий превосходную производительность и универсальность в различных отраслях. Понимая основные компоненты и принципы работы этого оборудования, вы сможете лучше оценить его преимущества и то, как оно может оптимизировать ваше производство. Если вы рассматриваете возможность инвестирования в лазерный сварочный аппарат, будь то модель мощностью 1000 Вт для продажи или от авторитетного производителя, эта передовая технология является ценной инвестицией.
Мы надеемся, что эта статья помогла вам понять принцип работы лазерного сварочного аппарата. Если у вас возникли вопросы или вы хотите получить дополнительную информацию о нашей продукции, пожалуйста, обращайтесь к нам.