Spawanie laserowe to zaawansowana technologicznie metoda łączenia materiałów z wykorzystaniem wysokoenergetycznej wiązki promieniowania laserowego. Proces ten umożliwia wykonywanie spoin o bardzo wysokiej jakości, powtarzalności oraz wytrzymałości mechanicznej, przy jednoczesnym ograniczeniu strefy wpływu ciepła.
Dzięki dużej koncentracji energii oraz precyzyjnej kontroli parametrów procesu, spawanie laserowe znajduje zastosowanie wszędzie tam, gdzie wymagane są: wysoka dokładność, minimalne odkształcenia oraz możliwość automatyzacji produkcji.
Proces spawania laserowego polega na skupieniu wiązki laserowej o bardzo dużej gęstości mocy, osiągającej wartości rzędu 10²–10¹¹ W/mm², w niewielkim obszarze materiału. Tak skoncentrowana energia powoduje szybkie nagrzanie metalu do temperatury topnienia, a przy wyższych parametrach — również jego częściowe odparowanie.
Wiązka laserowa jest:
Skutkiem jest powstanie bardzo wąskiej strefy przetopienia oraz minimalna strefa wpływu ciepła (HAZ). Ograniczenie dopływu energii cieplnej do otoczenia spoiny zmniejsza ryzyko odkształceń, naprężeń własnych oraz zmian strukturalnych materiału.
Przy odpowiednio wysokiej gęstości mocy dochodzi do wytworzenia tzw. kanału parowego (keyhole), który umożliwia uzyskanie głębokiego przetopu przy jednoczesnym zachowaniu niewielkiej szerokości spoiny.
W praktyce przemysłowej wyróżnia się dwa podstawowe mechanizmy prowadzenia procesu.
Proces zachodzi głównie na skutek przewodzenia ciepła w głąb materiału.
Wysoka gęstość mocy powoduje lokalne odparowanie materiału i powstanie kanału parowego.
Proces spawania laserowego może być realizowany:
Z punktu widzenia zastosowań przemysłowych najważniejsze zalety, jakie oferuje spawanie laserowe, to:
Możliwość skupienia wiązki do bardzo małej średnicy pozwala na spawanie cienkościennych detali, mikrokonstrukcji oraz elementów o złożonej geometrii.
Wysoka koncentracja energii umożliwia prowadzenie procesu z dużymi prędkościami, co ma istotne znaczenie w liniach produkcyjnych o wysokiej wydajności.
Technologia ta sprawdza się przy spawaniu materiałów o wysokiej przewodności cieplnej, dużej reaktywności chemicznej lub znacznych różnicach właściwości fizycznych.
Spawanie laserowe znajduje zastosowanie przy łączeniu szerokiej grupy materiałów, w tym:
Możliwe jest również łączenie materiałów różnoimiennych, co ma istotne znaczenie w nowoczesnych konstrukcjach lekkich i wielomateriałowych.
Ze względu na precyzję i możliwość pełnej automatyzacji, spawanie laserowe jest szeroko wykorzystywane w sektorach o wysokich wymaganiach jakościowych.
Rosnące wymagania dotyczące jakości, redukcji masy konstrukcji, powtarzalności oraz integracji procesów w ramach koncepcji Przemysłu 4.0 powodują, że spawanie laserowe staje się jedną z kluczowych technologii łączenia materiałów w nowoczesnym przemyśle.
Łączy ono wysoką precyzję, wydajność i możliwość pełnej kontroli procesu z minimalnym oddziaływaniem cieplnym na materiał, co czyni je rozwiązaniem optymalnym zarówno dla produkcji wielkoseryjnej, jak i dla zaawansowanych zastosowań specjalistycznych.
