Първо, какво е лазер? Първият в света лазерен лъч е произведен през 1960 г. чрез използване на флаш крушка за възбуждане на рубинени кристални зърна. Поради ограничението на топлинния капацитет на кристала, той може да произведе само много къс импулсен лъч с много ниска честота. Въпреки че моменталната импулсна пикова енергия може да достигне до 106 вата, това все още е ниска енергийна мощност.
Лазерната технология използва поляризатор, за да отрази лъча, генериран от лазера, така че да се концентрира във фокусиращо устройство, за да произведе лъч с огромна енергия. Ако фокусът е близо до детайла, детайлът ще се стопи и изпари в рамките на няколко милисекунди. Този ефект може да се използва в процеса на заваряване. Появата на CO с висока-мощност2и високо{0}}мощните YAG лазери откриха нова област на лазерното заваряване. Ключът към оборудването за лазерно заваряване са високо{2}}мощните лазери. Има две основни категории. Единият е солиден лазер, известен още като Nd:YAG лазер. Nd (неодим) е рядък аристократичен елемент, YAG означава итриев алуминиев гранат и неговата кристална структура е подобна на рубин. Дължината на вълната на Nd:YAG лазера е 1.06μm. Основното предимство е, че генерираният лъч може да се предава през оптично влакно, така че сложната система за предаване на лъч може да бъде пропусната. Подходящ е за гъвкави производствени системи или дистанционна обработка и обикновено се използва за детайли с високи изисквания за точност на заваряване. Nd:YAG лазери с изходна мощност от 3-4 киловата са широко използвани в автомобилната индустрия. Другият тип е газов лазер, известен също като CO2лазер. Молекулярният газ се използва като работна среда за производството на инфрачервен лазер с еднакъв размер от 10,6 μm. Може да работи непрекъснато и да извежда много висока мощност. Стандартната мощност на лазера е между 2-5 киловата.
В сравнение с други традиционни технологии за заваряване, основните предимства на лазерното заваряване са:
1. Бърза скорост, голяма дълбочина и малка деформация.
2. Заваряването може да се извърши при стайна температура или при специални условия, а заваръчното оборудване е просто. Например, лазерният лъч няма да се отклони при преминаване през електромагнитно поле; лазерите могат да извършват заваряване във вакуум, въздух и определени газови среди и могат да заваряват през стъкло или материали, прозрачни за лазерния лъч.
3. Може да заварява огнеупорни материали като титан, кварц и др., а също така може да заварява хетерогенни материали с добри резултати.
4. След като лазерът е фокусиран, плътността на мощността е висока. При заваряване на устройства с висока-мощност съотношението може да достигне 5:1 и до 10:1.
5. Възможно е микро заваряване. След като лазерният лъч се фокусира, той може да получи много малко петно и може да бъде точно позициониран, така че да може да се прилага
Използва се при сглобяване и заваряване на микро и малки детайли в масово автоматизирано производство.
6. Може да заварява недостъпни части и да осъществява без{1}}контактно дистанционно заваряване, което има голяма гъвкавост. Особено през последните години технологията за предаване на оптични влакна беше възприета в технологията за лазерна обработка на YAG, което позволи по-широкото популяризиране и прилагане на технологията за лазерно заваряване.
7. Лазерният лъч може лесно да бъде разделен във времето и пространството, позволявайки едновременна много-обработка на лъчи и много-станционна обработка, осигурявайки условия за по-прецизно заваряване.
Лазерното заваряване обаче има и определени ограничения:
1. Изисква висока точност на сглобяване на детайлите и позицията на лазерния лъч върху детайла не може да бъде значително изместена. Това е така, защото размерът на лазерното петно е малък след фокусиране, заваръчният шев е тесен и се добавя добавъчен метал. Ако точността на сглобяване на детайла или прецизността на позициониране на лъча не отговарят на изискванията, лесно могат да възникнат дефекти при заваряване.
2. Цената на лазерите и свързаните с тях системи е сравнително висока, което води до голяма първоначална инвестиция.
