Методи на заварување за микро и мали делови Ласерското заварување е ефикасен и прецизен метод на заварување кој користи ласерски зрак со висока густина на енергија како извор на топлина. Тоа е една од важните примени на технологијата за обработка на ласерски материјали. Во 1970-тите, главно се користеше за заварување на тенки ѕидови и заварување со мала брзина, а процесот на заварување припаѓаше на типот на топлинска спроводливост. Поточно, ласерското зрачење ја загрева површината на обработуваниот дел, а топлината на површината дифундира навнатре преку топлинска спроводливост. Со контролирање на параметри како што се ширината, енергијата, врвната моќност и фреквенцијата на повторување на ласерските импулси, обработуваниот дел се топи за да формира специфичен стопен базен. Поради своите уникатни предности, успешно се применува напрецизно заварување на микро и мали делови.Технологијата за ласерско заварување во Кина се рангира меѓу најнапредните нивоа во светот. Таа има технологија и можност за формирање сложени компоненти од титаниумска легура над 12 квадратни метри со помош на ласер, и е применета во производството на прототипови и производи во повеќе домашни истражувачки проекти за авијација. Во октомври 2013 година, кинески експерт за заварување ја освои наградата Брук, највисоката академска награда во областа на заварувањето, што го потврди кинеското ниво на ласерско заварување од светска класа.
## Историја на развојот Првиот ласерски зрак во светот е генериран во 1960 година со возбудување на рубински кристали со блиц-ламба. Ограничен од термичкиот капацитет на кристалот, можел да произведе само многу кратки пулсирачки зраци со ниска фреквенција. Иако моменталната врвна енергија на пулсот можела да достигне до 10^6 вати, сепак припаѓал на излез со ниска енергија. Кристална прачка од итриум алуминиумски гранат (Nd:YAG) допирана со неодимиум, со неодимиум (Nd) како елемент за возбудување, може да генерира континуиран ласерски зрак со една бранова должина со моќност од 1-8KW. YAG ласерот, со бранова должина од 1,06μm, може да се поврзе со главата за обработка на ласери преку флексибилно оптичко влакно, кое се одликува со флексибилен распоред на опремата и соодветност за заварување на работни парчиња со дебелина од 0,5-6mm. CO₂ ласерот, кој користи јаглерод диоксид како побудувач (со бранова должина од 10,6 μm), може да постигне излезна енергија до 25 KW и да реализира еднонасочно целосно пенетрациско заварување на плочи со дебелина од 2 mm. Широко се користи во преработката на метали во индустрискиот сектор. Во средината на 1980-тите, ласерското заварување, како нова технологија, привлече широко внимание во Европа, САД и Јапонија. Во 1985 година, ThyssenKrupp Steel AG (Германија) и Volkswagen AG (Германија) соработуваа за успешно да го усвојат првиот ласерски заварен празен материјал во светот на каросеријата на Audi 100. Во 1990-тите, големите производители на автомобили во Европа, Северна Америка и Јапонија почнаа широко да ја користат технологијата на ласерски заварени празнини во производството на каросерии на автомобили. Практичното искуство и од лабораториите и од производителите на автомобили докажа дека ласерски заварените празнини можат успешно да се применат во производството на каросерии на автомобили. Ласерското заварување со кроење користи ласерска енергија за автоматско спојување и заварување на неколку челици, не'рѓосувачки челици, алуминиумски легури итн., со различни материјали, дебелини и премази во интегрирана плоча, профил или сендвич панел. Ова ги задоволува различните барања за перформанси на материјалите на компонентите и постигнува лесна опрема со најмала тежина, оптимална структура и најдобри перформанси. Во развиените земји како што се Европа и Соединетите Американски Држави,ласерско кројачко заварувањене се користи само во индустријата за производство на транспортна опрема, туку е широко применет и во области како што се градежништвото, мостовите, производството на плочи за заварување на домашни апарати и заварувањето на челични плочи во валачки линии (спојување на плочи во континуирано валање). Светски познати претпријатија за ласерско заварување вклучуваат Soudonic (Швајцарија), ArcelorMittal Group (Франција), ThyssenKrupp TWB (Германија), Servo-Robot (Канада) и Precitec (Германија). Примената на технологијата за ласерски заварени празнини во Кина штотуку започна. На 25 октомври 2002 година, официјално беше пуштена во употреба првата професионална комерцијална производствена линија во Кина за ласерски заварени празнини. Беше воведена од Wuhan ThyssenKrupp Zhongren Laser Tailor Welding од ThyssenKrupp TWB (Германија). Подоцна, Shanghai Baosteel Arcelor Laser Tailor Welding Co., Ltd., FAW Baoyou Laser Tailor Welding Co., Ltd. и други претпријатија беа последователно пуштени во производство. Во 2003 година, странските земји го реализираа двојното заварување на CO₂ ласерска жица за полнење иЗаварување на жица за полнење со YAG ласерза структурата на долниот ѕиден панел од алуминиумска легура на A318. Оваа технологија ја замени традиционалната структура со заковани навртки, намалувајќи ја тежината на трупот на авионот за 20% и заштедувајќи 20% од трошоците. Гонг Шуили верувал дека технологијата за ласерско заварување ќе игра значајна улога во трансформацијата и надградбата на традиционалната индустрија за производство на воздухопловство во Кина. Тој веднаш аплицирал за голем број поврзани предистражувачки проекти, организирал истражувачки тим и ја презел водечката улога во воведувањето на технологијата за „двоен сноп ласерско заварување“ во истражувачките проекти во Кина. Од самиот почеток, тој планирал да ја примени оваа технологија во производството на авиони. Кинескиот експертски тим ја пријавил прелиминарната технологија во институт за дизајн на авиони и ги промовирал предностите и изводливоста на двоен сноп ласерско заварување. По повеќекратни проверки и евалуации, институтот за дизајн одлучил да ја примени оваа технологија во производството на ребрести ѕидни панели за одреден авион, постигнувајќи ја првичната цел за примена на технологијата за „двоен сноп ласерско заварување“ во производството на авиони. Ги проби клучните технологии како што се прецизната контрола на ласерската жица за заварување за лесни легури, разви интегриран и иновативен хибриден уред за заварување со двоен зрак ласерска жица за полнење, ја воспостави првата моќна двоен зрак ласерска жица за заварување, го реализираше двоен зрак и двострано синхроно заварување на Т-спојки во големи тенкоѕидни структури и успешно го примени во производството на заварување на клучни структурни делови од ребрести ѕидни панели за авијација за прв пат, играјќи важна улога во развојот на новите авиони во Кина. Во 2003 година, првиот домашен комплетен сет на опрема за онлајн заварување со ленти во голем обем, обезбеден од HG Laser, го помина офлајн прифаќањето. Оваа опрема интегрира ласерско сечење, заварување и термичка обработка, што ја прави HG Laser една од четвртите претпријатија во светот способни за производство на таква опрема. Во 2004 година, проектот „Технологија и опрема за обработка на сечење, заварување и комбинирано сечење и заварување со висока моќност“ од HG Laser Farley Laserlab ја освои Втората награда за Национална награда за напредок во науката и технологијата, што ја прави единствената ласерска компанија во Кина со можности за истражување и развој на оваа технологија и опрема. Со брзиот развој на индустриската ласерска индустрија, пазарот постави повисоки барања за технологијата за ласерска обработка. Ласерската технологија постепено се префрли од единечна примена на разновидни апликации. Во однос на ласерската обработка, таа повеќе не е ограничена на единечно сечење или заварување. Побарувачката на пазарот за интегрирана опрема за ласерска обработка што комбинира сечење и заварување се зголемува, и со тоа се појави интегрирана опрема за ласерско сечење и заварување. HG Laser Farley Laserlab ја разви машината за интегрирано сечење и заварување Walc9030, со ултра голем формат од 9×3 метри, што во моментов е најголемата опрема за ласерско сечење и заварување со интегриран формат во светот. Walc9030 е опрема за сечење и заварување со голем формат што интегрирафункции за ласерско сечење и ласерско заварувањеОпремен е со професионална глава за сечење и глава за заварување, а двете глави за обработка делат еден зрак. Технологијата за нумеричко управување гарантира дека тие не се мешаат една со друга. Опремата може да заврши два процеса што бараат сечење и заварување истовремено. Може слободно да се префрла помеѓу сечење прво, па заварување, или заварување прво, па сечење, реализирајќи ги и функциите на ласерско сечење и заварување со една опрема без потреба од дополнителна опрема. Ова заштедува трошоци за опрема за производителите на апликации, ја подобрува ефикасноста на обработката и опсегот на обработка. Покрај тоа, поради интеграцијата на сечење и заварување, точноста на обработката е целосно загарантирана, а перформансите на опремата се ефикасни и стабилни. Покрај тоа, ги надмина тешкотиите на термичка деформација на плочите за време на заварувањето со кроење на ултра големи плочи и стабилната реализација на ултра долги летачки оптички патеки. Може да завари две рамни плочи со должина од 6 метри и ширина од 1,5 метри одеднаш, а заварената површина е мазна и рамна без дополнителна пост-обработка. Во исто време, може да сече плочи со ширина од 3 метри, должина поголема од 6 метри и дебелина помала од 20 mm во еден процес на обликување без секундарно позиционирање. Институтот за автоматизација Шенјанг, при Кинеската академија на науките, спроведе меѓународна соработка со корпорацијата IHI (Јапонија). Следејќи ја националната стратегија за научен и технолошки развој на „воведување, варење, апсорпција и реинвенција“, тој совлада неколку клучни технологии наласерско кројачко заварување, го разви првиот сет на комплетни производствени линии за ласерско заварување по мерка во Кина во септември 2006 година и успешно разви роботизиран систем за ласерско заварување, реализирајќи ласерско заварување на рамни и просторни кривини. Во октомври 2013 година, кинески експерт за заварување ја освои наградата Брук, највисоката академска награда во областа на заварувањето. Институтот за заварување (TWI, Велика Британија) препорачува и номинира кандидати секоја година од повеќе од 4.000 членски единици во над 120 земји и конечно ја доделува оваа награда на еден експерт како признание за нивниот извонреден придонес во науката и технологијата на заварување или спојување и нивната индустриска примена. Оваа награда не е само признание за Гонг Шуили и неговиот тим, туку и потврда за улогата на AVIC во промовирањето на напредокот на технологијата за спојување на материјали.
## Структурни параметри
### Работна опрема Составена е од оптички осцилатор и медиум поставен помеѓу огледалата на двата краја од осцилаторската празнина. Кога медиумот е возбуден до состојба со висока енергија, тој почнува да генерира во фаза светлосни бранови, кои се одбиваат напред-назад помеѓу огледалата на двата краја, формирајќи ефект на фотоелектричен спој. Ова ги засилува светлосните бранови и кога се добива доволно енергија, се емитува ласерот. Ласерот може да се дефинира и како уред што ги претвора примарните извори на енергија како што се електричната енергија, хемиската енергија, топлинската енергија, светлосната енергија или нуклеарната енергија во електромагнетни зрачни зраци со специфични оптички фреквенции (ултравиолетова светлина, видлива светлина или инфрацрвена светлина). Оваа конверзија може лесно да се изврши во одредени цврсти, течни или гасовити медиуми. Кога овие медиуми се возбудени во форма на атоми или молекули, тие произведуваат светлосен зрак со речиси иста фаза и речиси една бранова должина - ласер. Поради неговото во фаза својство и една бранова должина, аголот на дивергенција е многу мал и може да се пренесе на големо растојание пред да биде високо концентриран за да обезбеди функции како што се заварување, сечење и термичка обработка. ### Класификација на ласери Постојат главно два вида ласери што се користат за заварување, имено CO₂ ласери и Nd:YAG ласери. И CO₂ ласерите и Nd:YAG ласерите се невидлива инфрацрвена светлина со голо око. Зракот генериран од Nd:YAG ласерот е главно блиска инфрацрвена светлина со бранова должина од 1,06 μm. Топлинските спроводници имаат релативно висока стапка на апсорпција за светлина со оваа бранова должина, а за повеќето метали, рефлективноста е 20%-30%. Блискоинфрацрвениот зрак може да се фокусира до дијаметар од 0,25 mm со користење на стандардни оптички леќи. Зракот на CO₂ ласерот е далечна инфрацрвена светлина со бранова должина од 10,6 μm. Повеќето метали имаат рефлективност од 80%-90% за овој тип на светлина, па затоа се потребни специјални оптички леќи за да се фокусира зракот до дијаметар од 0,75-1,0 mm. Моќноста на Nd:YAG ласерите генерално може да достигне околу 4.000-6.000 W, а максималната моќност сега достигна 10.000 W. Спротивно на тоа, моќноста на CO₂ ласерите лесно може да достигне 20.000 W или дури и поголема. CO₂ ласерите со висока моќност го решаваат проблемот со високата рефлективност преку ефектот на клучалка. Кога површината на материјалот озрачена од светлосната точка се топи, се формира клучалка. Оваа клучалка исполнета со пареа е како црно тело, кое ја апсорбира речиси целата енергија на паѓачката светлина. Рамнотежната температура во клучалката достигнува околу 25.000°C, а рефлективноста брзо се намалува во рок од неколку микросекунди. Иако фокусот на развојот на CO₂ ласерите сè уште е фокусиран на развој и истражување на опрема, повеќе не станува збор за зголемување на максималната излезна моќност, туку за тоа како да се подобри квалитетот на зракот и неговите перформанси на фокусирање. Дополнително, кога аргонот се користи како заштитен гас за заварување со CO₂ ласер со моќност над 10 kW, тој често индуцира силна плазма, што ја намалува длабочината на пенетрација. Затоа, хелиумот, кој не генерира плазма, често се користи како заштитен гас за заварување со CO₂ ласер со висока моќност. Примената на комбинации од диодни ласери за возбудување на Nd:YAG кристали со висока моќност е важна тема за истражување и развој, што значително ќе го подобри квалитетот на ласерските зраци и ќе формира поефикасна ласерска обработка. Употребата на директни диодни низи за возбудување и производство на ласери во блиската инфрацрвена област постигна просечна моќност од 1 kW и ефикасност на фотоелектрична конверзија од речиси 50%. Диодите исто така имаат подолг работен век (10.000 часа), што помага да се намалат трошоците за одржување на ласерската опрема. Развојот на опрема со диодно пумпа за цврста состојба на ласер (DPSSL) исто така напредува.
Време на објавување: 27 август 2025 година
