Лазерную сварку можно с успехом применять для получения различных типов сварных соединений из многих однородных и разнородных металлов. При сварке стыковых соединений возможны три технологические схемы нагрева:
1. Фокусировка пятна нагрева на стык соединения при примерно сходных теплофизических свойствах свариваемых металлов. В результате получается практически симметричный сварной шов.
2. Смещение пятна нагрева в сторону более тугоплавкого металла. Эту схему применяют в том случае, когда один из свариваемых металлов значительно более тугоплавкий. При этом происходит преимущественный нагрев и плавление более тугоплавкого металла. Плавление менее тугоплавкого металла осуществляется за счет теплоты, передаваемой его кромке от расплава.
3. Сварка с преимущественным нагревом менее тугоплавкого металла. В этом случае сварное соединение образуется в результате процесса сварки-пайки.
Импульсная лазерная сварка стыковых соединений требует тщательной подгонки кромок свариваемых деталей. Необходимо обеспечить отсутствие скоса и повреждений кромок. В противном случае шов получится ослабленным (в результате отсутствия присадочного материала) либо при чрезмерно большом зазоре кромки оплавятся без образования общей сварочной ванны.
Сварка нахлесточных соединений возможна по двум схемам:
1. Сварное соединение образуется в результате плавления обоих металлов. Схема применяется, если теплофизические свойства металлов близки или верхний из металлов, нагреваемый непосредственно лазерным излучением, имеет значительно большую температуру плавления (при достаточной его толщине).
2. Сварное соединение образуется только в результате процесса сварки-пайки с плавлением верхнего листа, если верхний лист менее тугоплавкий либо имеет значительно меньшую толщину, чем нижний Увеличение жесткости режима сварки не позволяет получить общую для двух металлов сварочную ванну, а приводит к выплеску жидкого металла и образованию отверстия в верхней детали без плавления нижней.
При сварке нахлесточных соединений из тонких листов необходим хороший тепловой контакт пенсу нити. Допустимая величина зазора между листами возрастает с увеличением толщины верхнего листа и повышением жесткости нагрева при сварке. Она зависит также от свойств свариваемых металлов.
Количество энергии, поглощаемой металлом при лазерной сварке, зависит от состояния поверхности. Поглощение энергии возрастает с ухудшением обработки деталей Это влияние существенно и должно учитываться при выборе режимов сварки тонких деталей (0,i5 mm v, менее). Так, например, при сварке стыковых соединений из тонкого металла необходимо обеспечить одинаковую чистоту обработки кромок по всей длине шва, чтобы предупредить выплески или непровары.
При сварке разнородных металлов наблюдается большая структурная неоднородность металла шва и его неравномерная микротвердость.
Качество шва зависит во многом от режима нагрева металла. При сварке с малой освещенностью в пятне металл шва плотный и хорошо сформированный. Сварка в режиме глубокого проплавления ведет к частичному вытеснению жидкого металла, его интенсивному перемешиванию, нагреву металла сварочной ванны до температур, близких к температуре кипения, и т. д. В результате в сварном шве образуются поры, раковины и другие дефекты, количество и размеры которых пропорциональны жесткости нагрева (величине освещенности в пятне). Как правило, раковины располагаются в корне шва, но могут образовываться также в других его участках. Поры обычно располагаются на границе сплавления с основным металлом (например, при сварке никеля).
С увеличением температуры жидкого металла и площади его соприкосновения со сварочной атмосферой возрастает концентрация поглощенных им газов. В некоторых случаях это способствует образованию межкристаллитных микротрещин и повышению хрупкости металла шва. Результаты металлографического исследования показывают, что количество и размеры микротрещин в шве на молибдене пропорциональны жесткости его нагрева. Применение защитной атмосферы (аргона) способствует уменьшению количества и размеров микротрещин.
Защита аргоном способствует также уменьшению пористости швов. Стыковое соединение никелевых пластин (толщиной 0,5 мм), выполненное шовной лазерной сваркой в режиме глубокого проплавления. В шве имеются поры, раковины, а его поверхность бугристая с окисной пленкой. Применение струйной защиты места сварки аргоном позволяет избежать указанных дефектов. Поэтому качество и прочность сварных соединений, полученных на стали, титане, тантале и других металлах с защитой инертными газами, выше, чем при сварке на воздухе. Это различие увеличивается с возрастанием жесткости нагрева.
Исследования показали, что при лазерной сварке различных металлов и сплавов, таких как алюминий, титан, медь, ниобий, тантал, бронза, стали 08кп и Х18Н9Т, их сварные соединения обладают достаточно хорошими механическими свойствами. Исключение составляют соединения стали с титаном и некоторых тугоплавких металлов, например молибдена с вольфрамом, швы которых имеют микротрещины и часто разрушаются под действием остаточных сварочных напряжений.
При лазерной сварке вольфрама и молибдена (например, деталей электровакуумных приборов) возможно использование технологических вставок, при сплавлении которых с основным металлом образуется сплав с более высокими механическими свойствами. При лазерной сварке в аргоне листов молибдена образовалась продольная межкристаллическая трещина. Применение в этом случае никелевой вставки позволило получить сварное соединение с пределом прочности при растяжении ав = 40 кгс/мм2 и углом изгиба ср = 60°.
Заключение
В настоящее время лазерная сварка металлов находится на стадии внедрения в промышленность. Предполагается, что этот метод микросварки найдет применение в приборостроении, электровакуумной промышленности и микроэлектронике в основном для сварки анодно-катодных узлов, экранов и сеток ламп, контактов микрореле, тонколистовых контактных элементов, печатных схем и др.
Список литературы
https://volgalaser.in-s.ru/html/lazer_v_/svarka.html
https://mash-xxl.info/page/200126050042004038044180156203252204184100165175/
https://ostmetal.info/svarka-lazernym-luchom/
https://www.tehnoinfa.ru/tehnologijasvarki/23.html