1
1.
Uvod
Lasersko zavarivanje se primenjuje za izradu novih i inovativnih proizvoda ili za primenu novih strategija proizvodnje sa ciljem smanjenja ukupnih troškova a povećanja kvaliteta. Tehnika laserskog zavarivanja ima mali toplotni ulaz, male deformacije i obično se koristi kao završna operacija u nekom procesu proizvodnje. snovna prednost laserskog zavarivanja je mogućnost proizvodnje kompleksnih geometrijskih oblika. To se izvodi na način da se gemetrijski oblici rastave na jednostavnije za proizvodnju oblike, koji se dovedu do krajnjeg stanja a zatim spoje laserskim zavarivanjem. !anas lasersko zavarivanje je steklo ravnopravni status nasuprot ostalim metoda zavarivanja i redovno se primenjuje u automobilskoj industriji, ali i sve više u drugim oblastima mašinstva. "lavni razlog sve veće primene laserskog zavarivanja jeste mogućnost zavarivanja kompleksnih oblika bilo #! ili $! obliku.
2.
Vrst Vr ste e lase lasera ra
Lasere je moguće podeliti prema aktivnoj materiji na osnovu koje se de%nišu najva&nije karakteristike lasera 'nominalna snaga, područje primene(. )ktivna materija se javlja u sva sva tri agregatna agregatna stanja* stanja*
1. Čvrsti laseri koji se izra+uju od kristalnog dielektrikuma. ovu grupu spadaju*
1
#
a( Rubinski laser 'koristi se u impulsnom re&imu rada( b( Nd:YAG laser '-ttrium )luminium "arnet( koristi se u impulsnom i kontinualnom re&imu rada uz neizbe&no hla+enje laserskog tela. c( Poluprovodnički laser 'proizvodi se od "alium/ )rsena poluprovodničkog materijala( #. Tečni laser koriste se rastvori organskih i neorganskih jedinjenja. ovu grupu lasera spadaju* a( Laser na bazi neoranske tečnosti 'uglavnom se koriste soli(. 0rimenjuju se u impulsnom re&imu rada. b( Laser na bazi oranske bo!e 'koriste se organske boje u pogodnom rastvaraču(. vi laseri rade u impulsnom i kontinualnom re&imu. ". Gasoviti laser razlikuju se po vrsti gasa koji obrazuje aktivnu sredinu. eoma su rasprostranjeni ali se kod ovih lasera ne mo&e postići impuls velike snage. gasovite lasere spadaju* a( #$2 laseri 'za aktivnu sredinu koristi smešu helijuma i azota uz dodatak ugljen dioksida(. vi laseri se koriste u u impulsnom i kontinualnom re&imu. b% &e'Ne laser 'za aktivnu sredinu se koristi smeša helijuma i neona(. 2ma malu snagu zračenja i koristi se u kontinualnom re&imu rada. (%&e)i!ski laser / koristi hemijsku reakciju kao aktivnu sredinu
#
$
".
Prin(ip rada
3avarivanje laserom je jedan od specijalnih postupka zavarivanja gde se spajanje materijala obavlja topljenjem. Toplota potrebna za zavarivanje laserom se dobija delovanjem svetlosnog zraka, usmerenog i koncentrisanog na veoma malu površinu 'slika 1(, što proizvodi gustinu snage veću od ostalih postupaka zavarivanja.
a) Gasni laser b) laser sa čvrstim kristalom Slika 1. Šematski prikaz laserskog zavarivanja
Laser je generator svetlosnog zraka koji se sastoji od laserske šipke 'slika 1. '1(( sa nepropustljivim ogledalom 'deblji sloj srebra( sa jedne strane '#( i delimično $
4
propustljivim ogledalom '$( sa druge strane 'tanki sloj srebra(, impulsne lampe '4( i re5ektujućeg cilindra '6(. 7a šipku deluje impuls svetlosti iz lampe, stimulišući atome 8r da pre+u na viši energetski nivo, koji se potom vraćaju na ni&i energetski nivo uz emisiju fotona. va stimulacija traje dok se ne postigne zasićenje kada je više atoma 8r na ni&em energetskom nivou. Time se posti&e efekat stvaranja velikog broja fotona koji se kreću du& ose kristala, odbijaju od nepropusnog ogledala i posti&u intenzitet dovoljan da se stvori laserski zrak koji prolazi kroz delimično propustljivo ogledalo. 9mitovana svetlost se zatim usmerava uz pomoć ogledala ':( i fokusira optičko sočivo ';(, tako da ona deluje praktično u tački '<(, uslovljavajući brzo i e%kasno topljenje osnovnog materijala. 0ovršinu zavarenog spoja treba zaštititi dodatnim gasom. Laser je optičko pojačalo i zrači monohromatsko 'jednobojno( i koherentno 'vremenski i prostorno simetrično( svetlosno zračenje koje je moguće fokusirati na veoma malu površinu, sa veoma velikom gustinom snage 'od 1= >?@mm#( a temperatura mo&e iznositi i više od milion stepeni 8elzijusa. 0ulsirajući laseri imaju mogućnost da spoje različite materijale bez dodatnog materijala 'autogeno zavarivanje(, visoke energetske gustine i niske temperature pre početka zavarivanja.
4
6
*.
+arakteristike zavareno spo!a
3avareni spoj dobijen laserom ima veliku dubinu uvarivanja i malu širinu šava, pa dodatni materijal nije ni potreban. Avalitet spoja je dobar, jer nema metalurških problema, zona uticaja toplote je veoma mala a zaostali naponi i deformacije spoja su minimalni. Lasersko zavarivanje se sve više koristi, posebno posle uvo+enja jeftinih gasnih lasera u praksu, kao što su 8 # laseri koji imaju snagu i preko 16 k?.
6
B
Slika 2. Primeri zavarenih spojeva laserom
,.
Područ!e pri)ene
3avarivanje laserom se koristi za zavarivanje metala visokih temperature topljenja, kao i onih koji se inače teško zavaruju 'bakar, nikl, aluminijum, ner+ajući čelik, titanijum(. >ogu se spajati i raznovrsni metali kao što su volfram čelik. Lasersko zavarivanje se najviše primenjuje u elektronici 'zavarivanje televizijskih cevi, zavarivanje elektronskih komponenti(, medicini 'srčani stimulator(, %noj mehanici, automobilskoj industriji 'krovovi, vrata, podovi(,C >oguće je zavarivanje metala vrlo malih debljina, od samo nekoliko stotina milimetra, pa sve do 4= mm debljine, uz zaštitu neutralnim 'inertnim( gasom. B
:
praksi su najčešći primeri zavarivanja laserom titanijumskog čelika kod kradnje nuklearnih podmornica, izrade lopatica turbine, raznih kombinacija metala i keramike. 0rimenjuje se i u svemirskoj tehnologiji, elektronskoj industriji za spajanje izuzetno malih debljina, ne debljih od =,6 mm.
2zgled ure+aja za lasersko zavarivanje
:
;
-.
akl!učak
Lasersko zavarivanje se sve više primenjuje zbog svoje e%kasnosti i kvaliteta zavarenog spoja. budućnosti se očekuje drastičan porast primene ove tehnologije, jer oprema postaje sve pristupačnija. Laser se najbolje pokazao u oblasti mikrozavarivanja. 2ndustrijske komponente se prave manje da smanje potrošnju energije i uštede proctor, što stvara sve veću potrebu za mikrozavarivanjem tankih materijala debljine ;
<
od 1==Dm. 3a njihovo spajanje se najčešće koristi lasersko zavarivanje.
/.
Literatura
"ostimirović >.* 7ekonvencionalni postupci obrade, ET7 izdavaštvo, 7ovi Fad http*@@GGG.sciencedirect.com@science@article@pii@F=;<=B<66=:==# $#6 http*@@GGG.prclaser.com@ http*@@GGG.Houtube.com@GatchIvJn/7lppvK$-
<
1=
http*@@GGG.turnon.com@articles@articlesM;.html http*@@en.Gikipedia.org@Giki@LaserMbeamMGelding http*@@GGG.joiningtech.com@industrH/references@Gelding/ tHpes@laser/beam/Gelding http*@@mercurH.kau.ac.kr@Gelding@?eldingN#=TechnologHN#=2 N#=/N#=?eldingN#=0rocesses@8hapterN#=1=N#=/N#=Laser N#=OeamN#=?elding.pdf
1=
