Laserové svařování

Rychlost laserového svařování

Zásadním parametrem u laserového svařování je rychlost. Oproti ostatním svařovacím technologiím je tento parametr nejvíce výrazný. Svařovací rychlosti laserovou technologií se pohybují v metrech až desítkách metrů za minutu. Pro základní orientaci svařování uhlíkových ocelí lze vycházet z těchto parametrů.

2 kW - 2 mm průvar - 2 m/min

Se zvyšujícím se výkonem lze zvyšovat úměrně rychlost laserového svařování anebo hloubku průvaru. S tenčími materiály lze snižovat potřebný výkon laseru anebo zvyšovat rychlost zpracování. Například 2 mm silnou ocel lze svařovat laserem od 500 W.

Základní orientace v oblasti laserového svařování

Laserové svařování patří k moderním metodám spojování různých kovových i nekovových materiálů. Řadí se do skupiny tavného svařování. Je to bezdotyková metoda a k natavení materiálu se používá laser. Touto metodou se získá nerozebíratelné spojení součástí. Laserové svařování je metoda svařování, kde není potřeba přídavný materiál. Laserové svařování může probíhat v atmosférických podmínkách i v ochranné atmosféře.

Základní princip laserového svařování

Během laserového svařování je laserový paprsek zaostřen na svařovaný povrch. U silnějších materiálů je ohnisko laseru posunuto více do materiálu z důvodu eliminování svaru v podobě tvaru nežádoucího trychtýře. Následně dochází k absorpci laseru do materiálu a roztavení podél místa spojení. Ochlazením se vytvoří svar. Vzhledem ke způsobu distribuce energie oproti konvenčním metodám je svařování laserem násobně rychlejší s výrazně nižším podílem vneseného tepla viz makra níže.

Hluboké svařování laserem

Hluboké laserové svařování je také označováno jako svařování klíčovou dírkou, anglicky keyhole. Pro tuto metodu svařování je potřeba velmi vysoký výkon (1 kW/mm2). Laserový paprsek je zaostřen na povrch svařovaného materiálu a v místě dopadu taví a odpařuje kov. Roztavený materiál je vytlačován párou ven a vzniká úzký a hluboký otvor - klíčová dírka (keyhole). Roztavený kov proudí kolem klíčové dírky, tuhne po stranách a vytváří se hluboký úzký svar. Pára vznikající během tohoto procesu je ionizovaná a nazývá se plazma. Vzniklé plazma je schopno absorbovat energii laseru a tím zvýšit efektivitu zpracování materiálu. Hloubka svaru může být až desetkrát větší než šířka svaru.

Kondukční svařování laserem

Kondukční svařování nebo také svařování vedením tepla funguje na principu natavení materiálu v místě spojení a ochlazením vznikne svar, který není potřeba dále upravovat. Teplo se šíří na základě tepelné vodivosti materiálu. Hloubka svaru se pohybuje v rozmezí desetin milimetru až 1 milimetr. Šířka svaru je vždy větší než hloubka svaru.

Aplikace laserového svařování

Pomocí laseru je možné svařovat různé druhy materiálů. Mezi dobře svařitelné materiály patří materiály s obsahem uhlíku do 0,22 %. Běžně lze svařovat nízkolegované a austenitické nerez oceli, hliníkové slitiny, hořčíkové slitiny, titanové slitiny, měděné slitiny a niklové slitiny. Lasery mají uplatnění i při svařování plastů a kompozitů.

Velkým přínosem laserového svařování jsou vysoké procesní rychlosti, které svoje uplatnění najdou hlavně ve velkosériové výrobě. Laserové svařování se také používá při kusové výrobě. V obou případech vzniká přesný a kvalitní svar bez trhlin, nečistot a pórů. Robotické svařování se hojně využívá v dnešní době. Robotizací je zaručena vysoká přesnost a opakovatelnost. Konvenční metody svařování se často nahrazují laserovým svařováním.

Pro výrobní serie v oblasti svařování materiálů do 10 mm je velmi zajímavé nasazení ruční laserové svařečky K2 LAZER 3000 by Kemppi.