Laserové svařování

Laserové svařování je vhodné pro kovové i nekovové materiály – plasty.

Proč používat pro svařování laser?

  • velmi rychlé svařování
  • vysoká přesnost a stabilita
  • laser umožňuje konstantní kvalitu sváru
  • je možné svařovat s přidaným materiálem i bez něj
  • je možné sdílet jeden laserový zdroj s více linkami
  • vysoká reprodukovatelnost – nutnost pro sériovou výrobu
  • nízké tepelné namáhání svařovaného dílu → minimální deformace materiálu
  • bezkontaktní metoda
  • hladký svar bez porozit
  • přesně nastavitelná velikost svařovacího bodu

Kovové materiály

 

  • ocel
  • železo
  • měď
  • bronz
  • mosaz
  • slitiny kovů

 

Jaké lasery se používají?

  • Nd:YAG laser – velmi oblíbený laser pro svařování nebo navařování (vlnová délka 1064 nm). Používá se od výkonu 50 W po jednotky kW. Dosahuje velmi vysokých energií v pulzu (až desítky (stovky) joulů v pulzu). Laserový svazek může být přiveden do procesní hlavy optickým vláknem nebo zrcátky. Většinou bývají tyto lasery buzeny lampami (výbojkami). Spotřebním materiálem jsou většinou lampy, krycí skla a filtry chladícího okruhu. Nevýhodou je nízká kvalita svazku (hlavně u vyšších výkonů) a účinnost (pod 6% u lampami buzených laserů).
  • Kvazipulzní laser (QCW laser) – nejnovější laserová svařovací technologie (vlnová délka okolo 1064 nm). Tento laser je určitým druhem vláknového laseru, ale pracuje v kvazipulzním režimu (opticky je laser v kontinuálním módu a pulzy jsou tvořeny elektricky budícími diodami). Hlavní výhody jsou vysoká účinnost (více než 30%) a dlouhá životnost laseru. Laserový svazek je přiveden k procesní hlavě optickým vláknem. Energiemi v pulzu už se nejnovější modely laserů vyrovnávají Nd:YAG laserům. Nevýhodou jsou vyšší počáteční náklady.
  • Diskový laser – podobné vlastnosti jako kvazipulzní laser, ale s nižší účinností (vlnová délka okolo 1060 nm, účinnost 15 – 20%).
  • CO2 laser – pro laserové svařování se využívá výkonu v řádech kW (vlnová délka okolo 10600 nm, účinnost okolo 10%). Nevýhodou jsou vysoké nároky na provoz laseru (servis je poměrně složitý, mnoho spotřebních dílů – budící VF elektronka, optika, po určitém počtu hodin je nutná kompletní repase rezonátoru laseru).

Jaké druhy strojů se používají?

  • Systémy s rozmítací hlavou (Galvo-systémy) – vysoká rychlost, vysoká přesnost, minimální údržba, vysoká životnost. Velmi jednoduchá změna svařovaného tvaru. Nevýhodou jsou vyšší pořizovací náklady oproti jednoduché svařovací hlavě.
  • Systémy s jednoduchou svařovací hlavou – možnost použití asistenčního plynu (dusík, argon). Tvar svaru je určen mechanismem, který laserovou hlavou hýbe, nebo pohybem svařovaného materiálu. Hlavy umožňují manuální, nebo elektronické nastavení velikosti svařovaného bodu. Ohnisková vzdálenost je většinou pevně daná.
  • Robotické systémy – velmi často používané systémy. Umožňují využití jak systémů s rozmítací, tak s jednoduchou hlavou.

Laserové svařování okem termokamery:


Nekovové materiály

 

  • ABS
  • PMMA
  • plexisklo

Jaké druhy laserů se používají?

  • DPSS laser – vlnová délka 532 nm (zelená barva). Využívá se ve výkonech v jednotkách W (důvodem je vysoká cena při vyšších výkonech – nad 10 W). Plastové materiály velmi dobře absorbují tuto vlnovou délku.
  • Nd:YVO4 – vláknový (fiber) laser – používá se od výkonu 5 W (vlnová délka okolo 1064 nm). Vysoká účinnost je nepřekonanou doménou tohoto typu laseru (až 50%). Malé rozměry, chlazení vzduchem a jednoduchá integrace jsou také výhodou vláknového laseru. Nevýhodou jsou vyšší pořizovací náklady.
  • Diodový laser – je velmi oblíbeným laserem pro svařování plastů hlavně díky jeho ceně (vlnová délka od 800 do 950 nm). Nevýhodou je nízká kvalita laserového svazku.
  • CO2 laser – používá se ve výkonech od 30 W (vlnová délka 10600 nm). Tento typ laseru lze použít pouze pro povrchové svařování – laserový svazek neprojde materiálem skrz. 

Jaké druhy strojů se používají?

  • Systémy s rozmítací hlavou (Galvo-systémy) – vysoká rychlost, vysoká přesnost, minimální údržba, vysoká životnost. Velmi jednoduchá změna svařovaného tvaru.
  • Robotické systémy – nadstavba systému s rozmítací hlavou