Методе заваривања микро и малих делова Ласерско заваривање је ефикасна и прецизна метода заваривања која користи ласерски зрак високе густине енергије као извор топлоте. То је једна од важних примена технологије ласерске обраде материјала. Седамдесетих година прошлог века, углавном се користило за заваривање танкозидних материјала и заваривање малом брзином, а процес заваривања је припадао типу топлотне проводљивости. Конкретно, ласерско зрачење загрева површину радног предмета, а топлота са површине дифузује ка унутра путем топлотне проводљивости. Контролисањем параметара као што су ширина, енергија, вршна снага и фреквенција понављања ласерских импулса, радни предмет се топи и формира специфичан растопљени базен. Због својих јединствених предности, успешно је примењено упрецизно заваривање микро и малих делова.Кинеска технологија ласерског заваривања је међу најнапреднијим у свету. Поседује технологију и могућност обликовања сложених компоненти од легуре титанијума површине преко 12 квадратних метара помоћу ласера, а примењена је у производњи прототипова и производа у више домаћих истраживачких пројеката у области ваздухопловства. У октобру 2013. године, кинески стручњак за заваривање освојио је награду Брук, највише академско признање у области заваривања, чиме је потврђен светски ниво ласерског заваривања Кине.
## Историја развоја Први ласерски сноп на свету генерисан је 1960. године побуђивањем кристала рубина помоћу бљескалице. Ограничен термичким капацитетом кристала, могао је да произведе само веома кратке импулсне снопове ниске фреквенције. Иако је тренутна енергија вршног импулса могла да достигне и до 10^6 вати, и даље је припадала нискоенергетском излазу. Кристална шипка од итријум алуминијум граната (Nd:YAG) допираног неодимијумом, са неодимијумом (Nd) као елементом побуђивања, може да генерише континуирани ласерски сноп једне таласне дужине снаге од 1-8 kW. YAG ласер, са таласном дужином од 1,06 μm, може се повезати са ласерском главом за обраду преко флексибилног оптичког влакна, што га карактерише флексибилан распоред опреме и погодност за заваривање радних предмета дебљине 0,5-6 mm. CO₂ ласер, који користи угљен-диоксид као ексцитант (таласне дужине 10,6 μm), може постићи излазну енергију до 25 kW и реализовати заваривање плоча дебљине 2 mm у једном пролазу. Широко се користи у обради метала у индустријском сектору. Средином 1980-их, ласерско заваривање, као нова технологија, привукло је широку пажњу у Европи, Сједињеним Државама и Јапану. Године 1985, ThyssenKrupp Steel AG (Немачка) и Volkswagen AG (Немачка) су сарађивали како би успешно усвојили први ласерски заварени бланк на свету на каросерији Audi 100. Деведесетих година, велики произвођачи аутомобила у Европи, Северној Америци и Јапану почели су широко да користе технологију ласерски заварених бланкова у производњи каросерија аутомобила. Практично искуство из лабораторија и произвођача аутомобила доказало је да се ласерски заварени бланкови могу успешно применити у производњи каросерија аутомобила. Ласерско заваривање по мери користи ласерску енергију за аутоматско спајање и заваривање неколико челика, нерђајућих челика, легура алуминијума итд., са различитим материјалима, дебљинама и премазима у интегрисану плочу, профил или сендвич панел. Ово задовољава различите захтеве за перформансе материјала компоненти и постиже опрему лагану са најмањом тежином, оптималном структуром и најбољим перформансама. У развијеним земљама попут Европе и Сједињених Држава,ласерско заваривање по мериНе користи се само у индустрији производње транспортне опреме, већ се широко примењује и у областима као што су грађевинарство, мостови, производња плоча за заваривање кућних апарата и заваривање челичних плоча у ваљаоницама (спајање плоча у континуираном ваљању). Светски позната предузећа за ласерско заваривање укључују Soudonic (Швајцарска), ArcelorMittal Group (Француска), ThyssenKrupp TWB (Немачка), Servo-Robot (Канада) и Precitec (Немачка). Примена технологије ласерског заваривања у Кини је тек почела. 25. октобра 2002. године званично је пуштена у рад прва професионална комерцијална производна линија у Кини за ласерски заварене бланкове. Увела ју је компанија Wuhan ThyssenKrupp Zhongren Laser Tailor Welding из компаније ThyssenKrupp TWB (Немачка). Касније су у производњу пуштене и компаније Shanghai Baosteel Arcelor Laser Tailor Welding Co., Ltd., FAW Baoyou Laser Tailor Welding Co., Ltd. и друга предузећа. Године 2003, стране земље су реализовале двоструко снопно CO₂ ласерско заваривање жицом за пуњење иYAG ласерско заваривање жицом за пуњењеза структуру доњег зидног панела од алуминијумске легуре А318. Ова технологија је заменила традиционалну закивену структуру, смањујући тежину трупа авиона за 20% и уштедевши 20% трошкова. Гонг Шуили је веровао да ће технологија ласерског заваривања играти значајну улогу у трансформацији и унапређењу традиционалне кинеске индустрије производње ваздухопловства. Одмах је аплицирао за низ сродних претходних истраживачких пројеката, организовао истраживачки тим и преузео вођство у увођењу технологије „двоструког ласерског заваривања“ у истраживачке пројекте у Кини. Од самог почетка, планирао је да примени ову технологију у производњи авиона. Кинески стручни тим је пријавио прелиминарну технологију институту за пројектовање авиона и промовисао предности и изводљивост двоструког ласерског заваривања. Након вишеструких верификација и евалуација, институт за пројектовање је одлучио да примени ову технологију у производњи ребрастих зидних панела за одређени авион, постижући почетни циљ примене технологије „двоструког ласерског заваривања“ у производњи авиона. Пробио је кључне технологије као што је прецизна контрола ласерског заваривања жице за додатно пуњење за лаке легуре, развио је интегрисани и иновативни уређај за хибридно заваривање двоструким снопом ласерске жице за додатно пуњење, успоставио је прву кинеску платформу за заваривање двоструким снопом ласерске жице за додатно пуњење велике снаге, реализовао је двоструко снопно и двострано синхроно заваривање Т-спојева у великим танкозидним структурама и успешно га применио на производњу заваривања кључних структурних делова ребрастих зидних панела за авијацију по први пут, играјући важну улогу у развоју нових кинеских авиона. Године 2003, први домаћи комплетан сет опреме за онлајн заваривање трака великих размера који је обезбедио HG Laser прошао је офлајн прихватање. Ова опрема интегрише ласерско сечење, заваривање и термичку обраду, што HG Laser чини једним од четвртих предузећа у свету способних за производњу такве опреме. Године 2004, пројекат „Технологија и опрема за обраду сечењем и заваривањем велике снаге ласерским сечењем, заваривањем и комбинованом технологијом и опремом за сечење и заваривање“ компаније HG Laser Farley Laserlab освојио је другу награду Националне награде за напредак у науци и технологији, чинећи га јединим ласерским предузећем у Кини са могућностима истраживања и развоја ове технологије и опреме. Са брзим развојем индустрије индустријског ласера, тржиште је поставило веће захтеве за технологију ласерске обраде. Ласерска технологија се постепено пребацила са појединачних на диверзификоване примене. Што се тиче ласерске обраде, она више није ограничена на појединачно сечење или заваривање. Потражња на тржишту за интегрисаном опремом за ласерску обраду која комбинује сечење и заваривање расте, па се појавила интегрисана опрема за ласерско сечење и заваривање. HG Laser Farley Laserlab је развио интегрисану машину за сечење и заваривање Walc9030, са ултра великим форматом од 9×3 метра, која је тренутно највећа интегрисана опрема за ласерско сечење и заваривање на свету. Walc9030 је опрема за сечење и заваривање великог формата која интегрише...функције ласерског сечења и ласерског заваривањаОпремљен је професионалном главом за сечење и главом за заваривање, а две главе за обраду деле један сноп. Технологија нумеричке контроле осигурава да се оне не ометају. Опрема може истовремено да обавља два процеса која захтевају сечење и заваривање. Може слободно да прелази између сечења прво па заваривања или заваривања прво па сечења, реализујући функције ласерског сечења и заваривања са једном опремом без потребе за додатном опремом. Ово штеди трошкове опреме за произвођаче апликација, побољшава ефикасност обраде и опсег обраде. Штавише, захваљујући интеграцији сечења и заваривања, тачност обраде је потпуно загарантована, а перформансе опреме су ефикасне и стабилне. Поред тога, превазишао је потешкоће термичке деформације плоча током заваривања ултра великих плоча по мери и стабилно је остварио ултра дуге оптичке путање. Може да завари две равне плоче дужине 6 метара и ширине 1,5 метара истовремено, а заварена површина је глатка и равна без додатне накнадне обраде. Истовремено, може да сече плоче ширине 3 метра, дужине веће од 6 метара и дебљине мање од 20 мм у једном процесу обликовања без секундарног позиционирања. Институт за аутоматизацију Шенјанг, Кинеске академије наука, остварио је међународну сарадњу са корпорацијом IHI (Јапан). Пратећи националну стратегију научног и технолошког развоја „увођење, анализа, апсорпција и реиновација“, савладао је неколико кључних технологијаласерско заваривање по мери, развио је први сет комплетних производних линија за ласерско заваривање по мери у Кини у септембру 2006. године и успешно развио роботски систем за ласерско заваривање, реализујући ласерско заваривање равних и просторних кривих. У октобру 2013. године, кинески стручњак за заваривање освојио је Брукову награду, највише академско признање у области заваривања. Институт за заваривање (TWI, Велика Британија) сваке године препоручује и номинује кандидате из више од 4.000 чланица у преко 120 земаља, и на крају додељује ову награду једном стручњаку као признање за њихов изузетан допринос науци и технологији заваривања или спајања и његовој индустријској примени. Ова награда није само признање Гонгу Шуилију и његовом тиму, већ и потврда улоге AVIC-а у промоцији напретка технологије спајања материјала.
## Структурни параметри
### Радна опрема Састоји се од оптичког осцилатора и медијума смештеног између огледала на оба краја осцилаторне шупљине. Када се медијум побуди у стање високе енергије, почиње да генерише светлосне таласе у фази, који се рефлектују напред-назад између огледала на оба краја, формирајући ефекат фотоелектричног спајања. Ово појачава светлосне таласе, и када се добије довољна енергија, емитује се ласер. Ласер се такође може дефинисати као уређај који претвара примарне изворе енергије као што су електрична енергија, хемијска енергија, топлотна енергија, светлосна енергија или нуклеарна енергија у електромагнетне зраке зрачења специфичних оптичких фреквенција (ултраљубичаста светлост, видљива светлост или инфрацрвена светлост). Ова конверзија се може лако извршити у одређеним чврстим, течним или гасовитим медијима. Када се ови медији побуде у облику атома или молекула, они производе светлосни сноп са скоро истом фазом и скоро једном таласном дужином - ласер. Због свог својства у фази и једне таласне дужине, угао дивергенције је веома мали и може се преносити на велике удаљености пре него што се високо концентрише да би се обезбедиле функције као што су заваривање, сечење и термичка обрада. ### Класификација ласера Постоје углавном две врсте ласера који се користе за заваривање, наиме CO₂ ласери и Nd:YAG ласери. И CO₂ ласери и Nd:YAG ласери су невидљива инфрацрвена светлост голим оком. Сноп који генерише Nd:YAG ласер је углавном блиска инфрацрвена светлост са таласном дужином од 1,06 μm. Термални проводници имају релативно високу стопу апсорпције за светлост ове таласне дужине, а за већину метала, рефлективност је 20%-30%. Блиски инфрацрвени сноп може се фокусирати на пречник од 0,25 mm коришћењем стандардних оптичких сочива. Сноп CO₂ ласера је далека инфрацрвена светлост са таласном дужином од 10,6 μm. Већина метала има рефлективност од 80%-90% за ову врсту светлости, тако да су потребна посебна оптичка сочива за фокусирање снопа на пречник од 0,75-1,0 mm. Снага Nd:YAG ласера генерално може достићи око 4.000-6.000 W, а максимална снага је сада достигла 10.000 W. Насупрот томе, снага CO₂ ласера може лако достићи 20.000 W или чак и више. CO₂ ласери велике снаге решавају проблем високе рефлективности ефектом кључаонице. Када се површина материјала озрачена светлосном тачком отопи, формира се кључаоница. Ова кључаоница испуњена паром је попут црног тела, које апсорбује скоро сву енергију упадне светлости. Равнотежна температура унутар кључаонице достиже око 25.000°C, а рефлективност брзо опада у року од неколико микросекунди. Иако се фокус развоја CO₂ ласера и даље фокусира на развој и истраживање опреме, више се не ради о повећању максималне излазне снаге, већ о томе како побољшати квалитет снопа и његове перформансе фокусирања. Поред тога, када се аргон користи као заштитни гас за заваривање CO₂ ласером снаге изнад 10 kW, он често индукује јаку плазму, што смањује дубину продирања. Стога се хелијум, који не генерише плазму, често користи као заштитни гас за заваривање CO₂ ласером велике снаге. Примена комбинација диодних ласера за побуђивање Nd:YAG кристала велике снаге је важна тема истраживања и развоја, која ће значајно побољшати квалитет ласерских зрака и формирати ефикаснију ласерску обраду. Употреба директних диодних низова за побуђивање и емитовање ласера у блиском инфрацрвеном подручју постигла је просечну снагу од 1 kW и ефикасност фотоелектричне конверзије од скоро 50%. Диоде такође имају дужи век трајања (10.000 сати), што помаже у смањењу трошкова одржавања ласерске опреме. Развој опреме са диодно пумпаним чврстим ласерима (DPSSL) такође напредује.
Време објаве: 27. август 2025.
