Именно поэтому возникла идея объединить лазерный луч с электрической дугой. Лазерная гибридная сварка позволяет решить эти проблемы. В то время, когда дуга улучшает качество заполнения шва, лазер увеличивает глубину и скорость сварки. Это приводит к заметному снижению подводимого тепла и позволяет выполнить провар в один проход, даже при неточном позиционировании заготовок. И, главное, плазма, образуемая при работе лазера, стабилизирует плазму, возникающую в дуговом разряде, что создает условия для успешного проведения дуговой сварки (рис.2).
Однако на пути распространения технологии встала преграда, которая отпугивала потенциальных заказчиков оборудования для гибридной сварки. Например, компания TRUMPF сама не выпускает аппараты для гибридной сварки, но разработанные в ней лазерные установки используются во многих подобных технологиях. Поскольку созданные раньше твердотельные лазеры не могли обеспечить требуемую мощность, то для сварки толстых листов всегда брали CO2-лазеры. Доктор Харрер, директор центра применения лазеров компании TRUMPF (г.Дицинген, Германия), так описывает возникшую проблему: "Для работы дуги необходимо образование плазмы. Однако плазма мешает работе CO2-лазера, так как она сама поглощает его излучение. При этом необходимо учесть, что сам CO2-лазер также создает плазму; его излучение ионизирует облако паров металла, выходящее из сварного канала. При сварке с помощью CO2-лазеров эта плазма "разбавляется" газами, например гелием, который плохо ионизируется. Но такое облако неионизированного гелия, возникающее между электродом и заготовкой, совсем не нужно в процессе сварки MAG. Это приводит к тому, что процессом гибридной сварки с CO2-лазерами сложно управлять. Более того, CO2-лазер имеет свои ограничения: его лазерный луч нельзя передавать по оптоволоконному кабелю, нельзя использовать сетевую конфигурацию. Кроме того, обычно комплект лазера и его оптической системы имеет большие габариты, которые затрудняют работу при перемещениях на большие расстояния. Поэтому возникают проблемы в управлении лазерным лучом с помощью оптической схемы".
Но все они сразу исчезли с началом выпуска твердотельных дисковых лазеров, обладающих высоким качеством параметров луча. Излучение твердотельных лазеров очень слабо ионизирует облако паров металла или вообще не ионизирует его. Оно не поглощается плазмой, так что плазма дуги больше не является проблемой. Кроме того, луч передается по лазерной оптической сети TRUMPF LaserNetwork, и теперь у обрабатывающей головки есть полная свобода перемещений. Лазер можно смонтировать даже на сварочных автоматических аппаратах", – объясняет Харрер.
В 2000г. компания Cloos Schweisstechnik (г. Хайгер, Германия) начала выпуск своей собственной сварочной головки, которую можно устанавливать на станке-роботе. За счет программного позиционирования осей можно добиться оптимальных углов юстировки для двух технологических процессов сварки. Компания продолжает совершенствовать эту технологию, решая встающие проблемы. Кристиан Пауль, менеджер прикладных технологий компании Cloos, описывает это так: "Необходимо разместить внутри корпуса две рабочие головки – одну с лазерной оптикой и вторую для дуговой сварки электродом, не говоря о подаче присадочной проволоки и линиях технологических сред для обоих процессов". Так что там очень тесно. И в дальнейшем конструкции будут скомпонованы еще теснее. "Нашим заказчикам все чаще требуются интегрированные решения для обеспечения качества и для контроля сварного шва, поскольку они успешно используются в других технологических процессах. Также в головку необходимо встроить датчики, которые отслеживают ее движение по шву во время процесса сварки".
Несмотря на все эти сложные технические проблемы, технология автоматизации процесса сварки выполняется под заказ и для тонких, и для толстых листов. При работе с тонким листом обеспечивается большая скорость, а для толстых листов исключается необходимость тщательной подготовки швов. Фактически технологии дуговой и лазерной сварки взаимно дополняют друг друга. Как подчеркивает Пауль: " Гарантируется начальное проплавление шва независимо от интенсивности и выходной плотности мощности в лазерном луче. В этом процессе лазер обеспечивает формирование беспористого гладкого шва без зазоров, а дуговая головка MSG добавляет присадочные материалы, которые влияют на металлургию и адгезию сварного шва к боковым стенкам заготовок".
