Каев_Лазерная сварка

1. ПРАВИТЕЛЬСТВО САНКТ-ПЕТЕРБУРГА КОМИТЕТ ПО НАУКЕ И ВЫСШЕЙ ШКОЛЕ Санкт-Петербургское государственное бюджетное профессиональное

образовательное учреждение
«Академия машиностроения имени Ж.Я. Котина»
Индивидуальный проект
Тема «Лазерная сварка»
Общеобразовательная дисциплина: физика
Выполнил: Каев Евгенией Александрович
Специальность: сварочное производство
Группа: 125 СП
Санкт-Петербург
2026

2. Актуальность

Лазерная сварка —
высокотехнологичный процесс,
основанный на использовании
концентрированного энергии лазерного
излучения.
Технология лазерной сварки
востребована в различных отраслях
промышленности (автомобилестроение,
аэрокосмическая и атомная
промышленность, медицинская техника,
электроника).
Происходит интеграция с
робототехникой и автоматизацией.

3.

Цель работы
изучить теоретические и практические аспекты лазерной сварки
как современной технологии соединения материалов.

4. Задачи

• рассмотреть историю развития и физические основы лазерной
сварки;
• изучить классификацию и характеристики лазерного
оборудования;
• проанализировать технологические параметры процесса и виды
лазерной сварки;
• выявить преимущества, недостатки и основные области
применения технологии.

5. Практическая значимость проекта

• систематизация знаний о современной технологии лазерной сварки,
• материал проекта
может быть использован для расширения
кругозора студентов при выборе оптимальных методов соединения
материалов в производственных условиях

6. История развития лазерной сварки

• 1950-х г. - сформулированы принципы работы лазера.
• 1961-1962 гг.- первый рубиновый лазер (США, физик Теодор Мейман),
• 1965-1970 г.- разработаны первые промышленные установки для
лазерной сварки.
• 1970г. -газовые лазеры на углекислом газе (CO2-лазеры),
• 1990г. - твердотельные лазеры
• 2000г. - волоконные лазеры

7. Физические основы процесса лазерной сварки

Лазерный
луч
фокусируется
на
обрабатываемый материал.
Происходит локальное поглощение
энергии
лазерного
излучения
поверхностью материала, что приводит к
его
нагреву,
плавлению
и
формированию сварного шва.

8. Физические свойства лазерного излучения

• Когерентность. Волны излучения синхронизированы, что позволяет
точно управлять обработкой.
• Монохроматичность. У лазера фиксированная длина волны, что
обеспечивает высокую энергетическую плотность луча с постоянным
углом преломления.
• Направленность. Луч практически не рассеивается, что позволяет
концентрировать энергию на небольшой площади.

9. Режимы лазерной сварки

Теплопроводный
С глубоким проплавлением
Применяется при относительно
невысокой плотности мощности
(до 10⁵ Вт/см²).
Металл плавится в тонком
приповерхностном слое, тепло
распространяется
за
счёт
теплопроводности.
Шов широкий и неглубокий.
Реализуется при высокой плотности
мощности (выше 10⁶ Вт/см²).
В зоне воздействия образуется
парогазовый канал — капилляр,
заполненный плазмой и парами
металла.
Шов узкий и глубокий

10. Типы лазеров, применяемых для сварки

Тип лазера
CO2-лазер
Длина волны, мкм
10,6
Мощность, кВт
до 25
Особенности
Высокая мощность, низкий КПД,
сложность обслуживания
Твердотельный лазер
1,06
до 6
Передача по волокну, средний
КПД
Волоконный
1,07
до 20
Высокий КПД, компактность,
надежность
Дисковый
1,03
до 16
Отличное качество луча,
высокая эффективность

11. Параметры режима сварки

Параметр
Влияние на процесс
Мощность излучения
Глубина и ширина шва
Скорость сварки
Качество поверхности, глубина
шва
Диаметр фокусного пятна Плотность мощности, глубина
шва
Положение фокуса
Форма и глубина проплавления
Расход защитного газа
Качество поверхности, защита
от окисления

12. Виды лазерной сварки

Стыковая сварка
соединение кромок изделий,
расположенных в одной
плоскости.
Сварка внахлест
соединение перекрывающихся
листов.

13. Виды лазерной сварки

Точечная сварка - фокусировка
луча в отдельных точках.
Сварка
с
присадочным
материалом - при компенсации
зазоров между кромками или
изменения химического состава
шва.
Гибридная сварка - комбинация
лазерной и дуговой сварки.

14. Преимущества лазерной сварки

1.возможность дозировать
подаваемую энергию в очень
большом диапазоне.
2.можно получить большую
глубину оплавления,
3.управление лазерным потоком
позволяет достигнуть
труднодоступных мест и участков.

15. Недостатки лазерной сварки

• высокая стоимость оборудования и
его обслуживания;
• повышенные требования к точности
подготовки кромок и сборки;
• необходимость
квалифицированного персонала для
наладки и обслуживания;
• опасность для зрения при работе с
лазерным излучением;
• ограничения по толщине
свариваемых материалов (обычно
до 20-25 мм для стали).

16. Области применения лазерной сварки

Автомобильная промышленность
Авиакосмическая промышленность
Судостроение
Энергомашиностроение

17. Заключение

В результате выполнения проекта были изучены теоретические и
практические аспекты лазерной сварки как одной из наиболее перспективных
технологий соединения материалов.
Установлено, что лазерная сварка представляет собой высокоэффективный
процесс, основанный на использовании концентрированной энергии когерентного
излучения, рассмотрены история развития и физические основы лазерной сварки;
изучена
классификация
и
характеристики
лазерного
оборудования;
проанализированы технологические параметры процесса и виды лазерной сварки.
Анализ преимуществ и недостатков технологии показал, что несмотря на
высокую стоимость оборудования, лазерная сварка выгодно отличается от
традиционных методов высокой производительностью, качеством швов, малыми
деформациями и возможностью соединения трудносвариваемых материалов.