Лазерная сварка нержавеющей стали

Нержавеющая сталь получила широкое применение в разных сферах деятельности человека. Будучи используемым в быту, судостроении, транспортной сфере и промышленности, металл ценится превосходными антикоррозийными свойствами. Качественная сварка нержавейки может потребоваться и в пищевой промышленности, медицинской и нефтегазовой сферах.

Толщина до, мм	Тип металла	Цена, руб за 1 см.
3	Нержавейка	45
6	Нержавейка	60
12	Нержавейка	90

Нержавеющая сталь характеризуется высокими эксплуатационными качествами, благодаря чему нашла широкое применение в различных отраслях: в строительстве, нефтегазовой сфере, изготовлении оборудования, бытовых предметов и пр. Важное свойство этого металла – стойкость к развитию коррозии. Наша компания выполняет сварку нержавейки по выгодной цене в Москве, четко соблюдая технологии.

Сложности

Нержавеющая сталь обладает качествами, усложняющими получение сварного соединения:

• растрескивание при обработке; повышенное электросопротивление; высокая литейная усадка и линейное расширение;
• пониженная теплопроводность и температура плавления.

Без квалифицированного подхода не достичь качественного результата – долговечного, надежного и эстетичного соединения.

Особенности создания неразъемного сварного соединения

Одна из сложностей – необходимость в предварительном подогреве места контакта. Однако такая потребность актуальна не во всех случаях. Если в стали содержится менее 0,2 % углерода, предварительный нагрев не нужен. Он обязателен при толщине изделий свыше 30 мм.

Возможно применение таких методов:

1. Ручная дуговая (режим MMA). Используется два варианта электродов: с основным покрытием – постоянный ток обратной полярности; с рутиловым покрытием – постойный ток обратной полярности или переменный.
2. Аргонодуговая с вольфрамовым электродом (режим DC/AC TIG). Подходит для соединения тонколистового металла. Автоматическая сварка позволяет использовать аргоно-гелиевую смесь. Посадочная проволока подается вручную или оборудованием. Возможен процесс без нее. Формируются качественные швы без деформаций и прочих дефектов.
3. Полуавтоматическая с нержавеющей проволокой (режим MIG/MAG). Метод подходит для толстостенных материалов. Высокая скорость процесса гарантирует повышенную производительность, а значит, снижается цена на сварку нержавейки таким способом. В качестве защитной среды используется смесь аргона и углекислоты (кислорода).

Полуавтоматическая сварка позволяет соединять детали короткой дугой или со струйным переносом. Также применяется импульсный способ. Выбор метода, как и реализацию самого процесса, стоит доверить профессионалам. Наши мастера выполняют все сварочные работы, гарантируя требуемый результат и доступность услуг!

Лазерная импульсная сварка — нечасто встречающийся, но все же заслуживающий внимания метод соединения металлов и стекла. С помощью такого метода возможна быстрая, качественная и эстетичная лазерная сварка нержавейки, лазерная сварка алюминия и даже сварка серебра.

Весь процесс проходит в автоматическом или полуавтоматическом режиме, поэтому шов всегда получается прочным и долговечным, ведь вероятность человеческого фактора невелика. В этой статье мы кратко расскажем, что из себя представляет лазерная сварка, какие преимущества и недостатки есть у этой технологии.

Общая информация

Лазерная сварка металлов осуществляется с помощью специального оборудования. Как мы писали выше, оно может быть полуавтоматическим (работать под контролем мастера) и автоматическим, вплоть до роботизированных моделей, осуществляющих работу без присутствия человека. Суть сварки с помощью такого оборудования проста: металл нагревается и плавится за счет лазерного луча, поэтому такой метод часто называют просто «сварка лазерным лучом».

У лазерного луча есть ряд очень важных характеристик, которые как раз и позволяют сваривать детали. Например, пучок луча концентрируется строго в одной точке и не рассеивается. Благодаря такой особенности на одном небольшом участке концентрируется большой поток энергии, за счет которой и плавится металл. Этой энергии достаточно для быстрой и качественной сварки даже толстых металлов.

Одна из самых универсальных лазерных установок — это «Квант 15». Такое оборудование часто используется для сварки однородных и разнородных металлов толщиной до 3 миллиметров. Так, например, такой лазерный сварочник широко применяется в стоматологии при создании протезов. Также с его помощью возможна лазерная сварка нержавейки.

Все лазерные установки делятся на два типа: твердотельные и газовые. Также существует лазерно-дуговая сварка. Это гибрид из лазерной и дуговой сварки, который обладает всеми преимуществами и того, и другого метода соединения металлов. Лазерно-дуговая сварка очень технологична и редко применяется в домашних мастерских или на небольших заводах, так что остановимся подробнее на первых двух типах лазерной сварки.

Применение твердотельного лазера

Твердотельный лазер используется в связке со специальными электродами. Электроды могут быть рубиновыми, стеклянными, с примесями неодимов. Схема стандартного твердотельного лазера изображен на картинке ниже. Мощность таких лазерных установок крайне мала и не превышает 6 кВт. Поэтому твердотельные лазеры используют для сварки деталей малых толщин. Например, детали, которые необходимы в микроэлектронике.

Таким лазером можно сварить детали из золота, нихрома или тантала. Можно расплавить проволоку диаметром менее 1 миллиметра. Также можно точечно сварить фольгированные детали.

Применение лазера с газом

Газовые лазеры более мощные по сравнению с твердотельными, поэтому сфера их применения гораздо шире. Здесь вместо электродов используется защитный инертный газ, зачастую аргон. Схему газового лазера вы можете видеть на картинке ниже.

Единственный недостаток газовых лазеров — это их немалый размер и вес. Но он вполне оправдан, ведь за громоздким тяжелым корпусом скрывается большая мощность, достигающая 20 кВт. А это значит, что с помощью такого оборудования можно соединить даже самые толстые детали, не сбавляя скорости (средняя скорость сварки газовым лазером — 60 метров в час).

Но самые впечатляющие, конечно, газодинамические лазеры. Для их работы требуется нагреть газ до очень высоких температур. Сам лазер выдает до 100 кВт и сваривает металл со скоростью 200 метров в час. Конечно, такие установки используются только на очень крупных производствах.

С помощью газовой установки любой мощности становится возможна лазерная сварка алюминиевых сплавов, лазерная сварка кузова автомобиля, лазерная сварка нержавеющей стали и даже лазерная сварка стекла. Так что сфера применения действительно обширна.

Также есть один нюанс, который нужно учесть. Не важно, что вам предстоит: лазерная сварка алюминиевых сплавов, нержавейки или стекла, в любом случае сварочная зона нуждается в защите от кислорода. Здесь все так же, как и при обычной ручной дуговой сварке. Сварочная зона может сильно пострадать от кислорода, шов получится некачественным. Мы уже писали выше, что при газовой сварке лазером используется аргон, но порой этого недостаточно.

Если установка слишком мощная, луч лазера может быстро рассеиваться из-за стремительного испарения металла. Чтобы этого избежать помимо аргона нужно подавать газ, подавляющий плазму. Для этих целей зачастую используют гелий, поскольку он не препятствует аргону и при этом не дает лучу рассеиваться. Опытные мастера используют в работе равную смесь аргона и гелия, обеспечивая сразу две функции: защитную и плазмоподавляющую.

Преимущества и недостатки

Преимущества лазерной сварки можно описать одним словом — точность. Лазерные установки никогда не ошибаются, с их помощью можно направить луч в конкретную точку и вероятность ошибки будет минимальна. Даже при работе с очень мелкими деталями. При этом качество соединения всегда очень хорошее.

Мощные лазеры, использующие в работе газ, довольно глубоко проваривают деталь, оставляя узкий шов. За счет этого преимущества детали не деформируются даже при воздействии очень высоких температур, поскольку зона повышенного термического напряжения сфокусирована в одной точке.

Следующий плюс просто невозможен для большинства типов сварки. Луч лазера можно направить с довольно большого расстояния, что крайне удобно в труднодоступных местах. К примеру, существует лазерный аппарат, способный ремонтировать подводные трубопроводы. Это становится возможным за счет использования зеркал. Луч прямой, но его всегда можно отразить в любую необходимую сторону. Все это позволяет выполнять лазерную сварку в самых неожиданных местах.

Верх мастерства — сварка двух и более деталей одновременно, используя для этого всего одну установку. Для этого используется призма, которая расщепляет луч и направляет его сразу в несколько сторон. С помощью такого метода можно снизить себестоимость сварки и увеличить производительность.

Единственный недостаток — большая цена лазерных установок и их технологическая сложность. Не каждый сварщик оценит преимущества лазерной сварки и пожелает получить соответствующую квалификацию.

Вместо заключения

Электросварка лазером — это по-настоящему современная технология, которой стоит обучиться, если вы желаете улучшить свои профессиональные навыки. С помощью лазерного сварочника вы без труда соедините металлы больших и малых толщин, вам станет доступна быстрая и качественная лазерная сварка алюминиевых сплавов и нержавеющей стали. Желаем удачи в работе!

Лазерная сварка нержавеющей стали

Верижников Владислав Юрьевич, Комсомольский-на-Амуре государственный университет// Тип: тезисы доклада на конференции Год издания: 2018 Страницы: 22-24, Издательство: Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет (Комсомольск-на-Амуре), НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ТВОРЧЕСТВО АСПИРАНТОВ И СТУДЕНТОВ материалы всероссийской научно-технической конференции студентов и аспирантов. 2018

Аннотация. Описана установка лазерной сварки и её процессы .Рассмотрен принцип лазерной сварки по нержавеющей стали. Описываются все проблемы в проведении процесса, а также пути решения поставленных проблем.

Annotation. The installation of laser welding and its processes .The principle of laser welding in stainless steel is considered. Describe all the problems in the process, as well as ways to solve the problems.

Процесс лазерной сварки нержавеющей стали

Технологически данный процесс должен осуществляться согласно ГОСТ 19521-74. Он относит лазерную сварку к термическому процессу, который подразумевает использование плавления и тепловой энергии для получения итогового результата. Особенности проведения процедур зависят от того, какие характеристики имеет луч, так как тут играет роль его когерентность, монохроматичность и направленность. Это позволяет осуществлять точечную концентрацию и совершать обработки небольших участков. Данный метод применяется, в основном, для автомобильного производства, а также прочих высокоточных сфер, в которых работают с тонкими поверхностями.

Преимущества лазерной сварки нержавеющей стали

• Себестоимость лазерной сварки сопоставима с обыкновенными способами, при использовании дуговой сварки и электродов;
• Она имеет очень высокую точность, которая исчисляется десятыми долями миллиметра;
• Ею можно использовать в автоматическом режиме и с дистанционным управлением;
• В отличие от сварки электронными лучами, для эффективной работы не нужно создавать специальную вакуумную среду;
• Данная сварка имеет высокую скорость выполнения процедур, что очень полезно в производстве;
• Можно делать швы практически любой геометрии;
• Отлично подходит для работы не только с нержавейкой, а также алюминием и другими проблемными металлами.
• Качество скрепления позволяет создавать герметичные соединения.

Недостатки лазерной сварки нержавеющей стали

• Для проведения процедур здесь необходимо наличие специального оборудования;
• Высока стоимость техники для совершения сварочных процедур;
• Низкий коэффициент полезного действия, около 1-2%;
• Невозможно осуществлять широкие соединения, которые просто делаются в обыкновенных режимах;
• Необходимо тонко настраивать оборудование для каждой процедуры.

Технология сварки нержавеющей стали

Особенности сварки нержавеющей стали предполагают использование специальной аппаратуры. В первую очередь следует подготовить поверхность свариваемого металла для операции. Для этого ее нужно обезжирить, убрать частички мусора и прочих лишних вещей, ликвидировать любой налет и ржавчину, если таковые имеются.

Затем нужно подобрать правильный режим, с которым будет вестись работа. Ведь тонкая ширина шва позволяет работать как с ювелирными изделиями, так и с толстыми промышленными листами, в зависимости от аппарата. Выставив технику на нужный уровень, следует поднести заготовку под луч лазера, или направить его на закрепленную деталь. Действия не должны быть медленными, так как лазер быстро расправляет металл. Если луч постоянный, то он может испортить заготовку при слишком длительном воздействии.»

Для заделки трещин и прочих мелких процедур можно пользоваться только лучом для соединения частей, в иных случаях пригодится использование присадочной проволоки. После окончания, следует дать остыть без применения дополнительных средств для остужения.

Контроль качества сварного шва

Когда проводится лазерная сварка нержавеющей стали в промышленных условиях, то следует провести одну или несколько из следующих процедур, которые соответствуют ГОСТ 18442-80: капиллярная дефектоскопия; ультразвуковая дефектоскопия; радиационная дефектоскопия; контроль магнитный; контроль на проницаемость; визуальный осмотр.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. А. Игнатов, статья по теме «Лазерная сварка сталей», [Электронный ресурс], http://laseris.ru/public/articles_pdf/article_2647_305.pdf, журнал «Фотоника», 2008г, с. 11,12,15, (дата обращения 29.04.2015).

2. Информационный сайт компании «ТехноЛазер», научная статья «Лазерные технологии. Лазерная сварка», [Электронный ресурс].

3. «ГОСТ 28915-91. Сварка лазерная. Основные типы, конструктивные элементы и размеры», Издательство стандартов, Москва, 1991г

4. Китаев А.М. Справочная книга сварщика / А.М. Китаев, Я.А. Китаев. — М.: Машиностроение, 1985. — 256 с.

5. А.А. Малащенко, А.В. Мезенов Лазерная сварка металлов / А.А. Малещенко, А.В. Мезенов – М.: Машиностроение 1984 – 44 с.