Тенденции и перспективы развития лазерной сварки и резки

Ведущей выставкой в металлообрабатывающем секторе, прошедшей в 2017 году может по праву считать EuroBlech. В обширных павильонах этой выставки представлено топовое оборудование и инструменты от самых именитых мировых производителей, до небольших, семейных фирм.

По результатам проведения данной выставки многие эксперты (в том числе и представители Laser Zentrum Hannover) отмечают тенденции в увеличении использования в разного рода производствах лазерных технологий. Конечно же, ничего революционного в этих выводах нет и быть не может, ведь лазерная резка и обработка металла применяется уже ни одно десятилетие в машиностроении и авиакосмической промышленности. А вот внедрение новых энергоэффективных технологий, происходящее в последние годы, не могли, не отразится на увеличении области применение лазерных технологий.

В данный момент одним из наиболее технологичных методов резки металла является резка лазером. Фактически безграничные возможности при высоком качестве реза и низкой цене, не говоря о высокой скорости изготовления детали. Лазерная резка применима к раскрою металлов различно номенклатуры для изготовления самых разнообразных изделий, от миниатюрных сувениров до деталей автомобилей и космических челноков.

В автомобилестроении, лазерный раскрой применяется достаточно широко, даже не смотря на весьма большие затраты для покупки оборудования, установки лазерной резки окупаются в короткие сроки, как при изготовлении различных деталей, так и автомобиля в сборе. Это достигается за счет уменьшения времени на изготовление типовых деталей, которое ведет в свою очередь к значительному сокращению эксплуатационных затрат за счет уменьшения энергопотребления оборудования, задействованного в изготовлении деталей.

Скорость реза стрежневых лазеров достигает 9 м/мин при толщинах листа начинающихся от нескольких миллиметров, а переход к более современным (волоконным и диодным) лазерам позволяет увеличить ее как минимум на треть. На данном этапе качество разрезающего лазерного луча достигло таких высот, что возможна обработка не только материалов, чувствительных к высоким температурам, но весьма небольшие, иногда миниатюрных поверхностей. Данные возможности широко востребованы при изготовлении медицинских товаров, а так же микроскопических деталей электронной промышленности. В данный момент номенклатура оборудования для лазерной резки непрерывным лучом весьма широка, от весьма небольших установок мощностью порядка киловатта, до производственных систем в 30кВт. Конечно, такие установки изготавливаются и в импульсном исполнении. Учитывая то, что при резке в основном используются лазерные системы, построенные на диоксиде углерода, для сварки применяются в основном твердотельные волоконные лазеры.

Гибкая система программирования в сотрудничестве с ультразвуковыми датчиками удаленности, позволяют не только задавать движение режущей головки в одной плоскости, но и совершать программирование передвижения в трехмерном пространстве, что характерно для лазерной сварке в автомобилестроении и производстве сельскохозяйственной техники.

Любой производитель сталкивался с проблемными и сложными деталями для сварки. Это относится не только к большим и крупногабаритным изделиям, но и миниатюрным и хрупким. К примеру, сварка металлической фольги весьма затруднительна, т.к. сварочные зоны подвергаются воздействию высоких температур, а перегрев может навредить изделию. Для таких целей великолепно подходит лазерная сварка. Благодаря применению данной технологии, можно сваривать между собой заготовки толщиной от 50μm, при условии, отсутствии зазора и надлежащей подготовки сварочных краев. На этом этапе подготовки кромок так же не обойтись без лазера. На самом деле, сейчас трудно найти альтернативу установкам лазерной резки, ведь при корректно подобранных режимах и верно подобранному оборудованию, возможно использование одной и той же установки не только для сварки, но и для резки, что в свою очередь повышает эффективность производства и уменьшает затраты на изготовления изделий.

Как и любая технология изготовления деталей, лазерная резка имеет свои недостатки. При сварке лазером некоторых материалов очень часто наблюдается затвердевание зоны сварного шва. Как правило, в процессе строительства из компонентов сложной формы, которые подвергаются механическому воздействию их, усиливают или с помощью увеличения толщины или же заменой на стали повышенной прочности. Все это в свою очередь приводит к увеличению массы деталей или к смешиванию материалов. Эти замены приводят к увеличению затрат на строительство и усложнению изготовления. В данном случае может помочь усиление заранее локализованных слабых мест, методом лазерной сварки.

Учитывая то, что лазерные установки давно уже участвуют во всех этапах изготовления деталей, начиная с заготовительного процесса и заканчивая сваркой готовых изделий, необходимо знать все особенности изготавливаемых деталей и механические особенности швов образованных лазерной сваркой. Эти знания помогут не только заранее обозначить способ укрепления поверхностей деталей но и избежать дополнительных затрат, связанных с увеличением количества операций.