Лазерная сварка

В установку лазерной сварки входит стержень из активного материала (например, искусственного рубина) и импульсная ксеноновая лампа накачки, которые размещены в зеркальной полости осветителя. При разряде высоковольтной батареи конденсаторов лампа дает импульсные вспышки света, который возбуждает содержащиеся в рубине атомы хрома.

При определенном уровне энергии возбуждения эти атомы, отражаясь от зеркал. Частично выходят через полупрозрачное нижнее зеркало наружу, образуя тонкий пучок интенсивного красного света, собираемого линзой и фокусируемого на свариваемой детали.

Длительность импульса излучения составляет около 10 тысячных долей секунды (10 мсек.) Плотность потока тепла на детали очень высока и составляет до 1*109 вт/кв. см. Размер пятна в месте нагрева 80—500 микрон. Лазерным световым лучом можно сваривать в атмосфере, в защитных газах, в вакууме (в том числе в запаянных стеклянных сосудах, из которых выкачан воздух, то есть вести сварку через стеклянную стенку). Толщина свариваемых металлов достигает 0,5 мм.

В процессе лазерной сварки применяют соединения встык, внахлестку, втавр, угловые, приваривают тонкие детали к толстым и тому подобное. Этот способ применяется в микроэлектронике для сварки проволок и плоских выводов толщиной 0,05—0,5 мм. Им сваривают никель, медь, золото, ковар, нержавеющую сталь, тантал, медь с танталом и другие. Лазерным световым лучом, например, можно приваривать никелевую фольгу толщиной 50 мк к напыленному на стекло слою из алюминия, хрома, меди или золота.

В конструкциях лазеров непрерывного действия вместо рубина применяется иттриевоалюминиевый гранат с примесью неодима, дающий длину волны светового излучения 1,06 мк, при максимальной мощности 183 вт. Используется также газовая активная среда в виде смеси из углекислого газа, азота и гелия, дающая длину волны 10,6 мк. Современные лазеры в месте сварки обеспечивают концентрацию тепла, примерно равную плотности тепла при сварке электронным лучом.