Проблемы лазерного сварочного аппарата: дефекты шва и как их исправить

Коротко. Проблемы лазерной сварки и лазерного сварочного аппарата чаще всего не поломки, а дефекты шва: поры, брызги, прожог, непровар, тёмный шов на нержавейке, подрез, трещины, неровный валик. Обычно виноваты защитный газ, грязная поверхность или защитное стекло, слишком большой зазор и неподходящие мощность или скорость. Ниже — как узнать дефект, почему он появляется и что сделать оператору. Если аппарат не варит совсем или показывает ошибку, это другой случай: смотрите ремонт аппарата лазерной сварки и коды ошибок сварки и очистки.

Какие бывают дефекты лазерной сварки?

Названия и номера дефектов — по ГОСТ Р ИСО 6520-1-2012, классификации дефектов сварки плавлением. Причины пор, трещин и выдувов в лазерных швах перечисляет британский институт сварки TWI.

Сколько дефектов допустимо в готовом шве, задаёт ГОСТ ISO 13919-1-2025 для стали, никеля и титана: в нём три уровня качества, и уровень выбирают до начала производства. Для алюминия действует ГОСТ ISO 13919-2-2025.

Почему в шве лазерной сварки поры?

Институт называет три причины пор в лазерных швах: загрязнённая поверхность, слишком большой или слишком малый расход защитного газа и нестабильный канал проплавления (ссылка на источник). Когда канал схлопывается, газ и пары металла остаются в ванне и застывают пузырями (ссылка на источник).

В опыте немецкого Института Фраунгофера с ручной сваркой стали 1,5 мм (источник 1,5 кВт, аргон 14 л/мин) стыковой шов при 250 Вт дал пористость сверх допуска, а остальные режимы стыкового шва — поры в пределах лучшего уровня качества. По выводу авторов, мощность сильно влияет на качество шва при любом типе соединения (Marquardt, Biegler, Rethmeier, 2025). В китайском исследовании ручной сварки нержавейки 2 мм пористость доходила до 4 %; её подавили импульсным режимом, зазором не больше 0,1 мм и снижением расхода газа до 18 л/мин (Ли Шуай и др., 2024). Больше газа — не всегда лучше: сильный поток завихряется и подсасывает воздух.

Что проверить:

• Поверхность. Масло и жир — источник водорода, а значит пор (ссылка на источник). Кромки обезжиривают перед сваркой.
• Газовый тракт. Для сварки в целом тот же институт приводит порог: уже 1 % воздуха в защитном газе даёт рассеянные поры (ссылка на источник). Подсос идёт через негерметичные соединения, сквозняки и турбулентность от слишком большого расхода.
• Газ и арматура. Руководство к сварочной голове HW970 китайского производителя Au3tech рекомендует азот чистотой 99,99 % или аргон 99,998 % и манометр с мембраной из нержавеющей стали: обычный промышленный манометр подсасывает воздух, а резиновая мембрана со временем выделяет углеводороды (руководство, с. 12).
• Вид газа на нержавейке. В лабораторном опыте на стали 304 с чистым аргоном канал проплавления сильно колебался и давал поры, с азотом был стабилен, и пор почти не было (Hafez, 2023, с. 1889).
• Алюминий. В твёрдом алюминии водорода растворяется примерно в 20 раз меньше, чем в жидком, поэтому при застывании он выходит пузырями. Оксидная плёнка впитывает влагу из воздуха; её снимают за часы, а не за дни до сварки, обезжиривают ацетоном (ссылка на источник). По обзору исследований, лазерная очистка кромок снижала пористость в несколько раз по сравнению с обычной подготовкой (Bunaziv и др., Metals, 2021, разд. 8.1) — для этого есть аппараты лазерной очистки.

Поры внутри шва снаружи не видны. Когда режим только отрабатывают, исследователи ручной лазерной сварки советуют проверять пробные швы рентгеном (Jahn и др., 2025, с. 68). Если рентгена нет, пробный шов разрезают и смотрят на шлифе.

Откуда брызги при лазерной сварке?

Брызги — признак нестабильного канала проплавления: в том же опыте на стали 304 с аргоном фронт канала был неровным и летели брызги (ссылка на источник). На оцинкованной стали цинк испаряется примерно при 907 °C, а сталь плавится около 1500 °C: пары цинка под давлением вырываются из ванны и дают брызги, выдувы и поры (Bang и др., 2024). При сварке оцинковки внахлёст между листами оставляют небольшой зазор, чтобы парам было куда выйти (Ma и др., 2012).

Брызги и дым — главное, что загрязняет защитное стекло, пишет в руководстве по оптике немецкий производитель лазерных голов Precitec (ссылка на источник). Если много брызг, стекло проверяют чаще, иначе следом упадёт провар.

Почему лазер прожигает тонкий металл?

Тонкому листу нужно немного мощности. В уже упомянутом исследовании ручной сварки сталь 1,5 мм проваривалась насквозь уже при 650 Вт и скорости 137,5 см/мин, а два листа по 1,5 мм внахлёст — при 1300 Вт (ссылка на источник, с. 3–4). Аппарат на 1,5–3 кВт на полной мощности тонкий лист просто проплавит. С какой мощности начинать на своей толщине, показывают таблицы в статье «Настройка лазерной сварки: режимы и параметры». Частые причины прожога:

• мощность выставлена «с запасом» под толстый металл;
• зазор в стыке слишком большой: стыковой шов для лазера собирают с зазором меньше 10 % толщины (ссылка на источник), а на листе 1 мм это меньше 0,1 мм;
• оператор задержал пистолет на месте в начале или в конце шва.

Режим для тонкого листа начинают с малой мощности и поднимают её, пока шов не проварится на нужную глубину. Как собрать и прихватить лист 0,5–2 мм, чтобы его не прожгло, — в статье «Сварка тонкого металла лазером».

Почему нет провара?

Глубокий шов получается, когда луч создаёт канал проплавления. Для этого нужна плотность мощности порядка 10⁶ Вт/см², и чем меньше пятно, тем легче её набрать (ссылка на источник). Всё, что расширяет пятно или съедает мощность, уменьшает провар:

• Грязное защитное стекло. Для примера: руководство к ручной сварочной голове BW101-GS компании Raytools требует каждый день перед работой проверять защитные стёкла и менять загрязнённые (руководство, с. 17). Загрязнение, по руководству Precitec, к тому же резко снижает стойкость стекла и линзы к излучению (ссылка на источник).
• Фокус не на месте. У ручной головы фокус задаёт вылет сопла (руководство Au3tech, с. 14): сопло не той длины или не до конца закрученное меняет положение фокуса.
• Мощность и скорость. Больше скорость — меньше провар. Исследователи ручной сварки пишут, что многомодовый источник на 2 кВт надёжно даёт около 4 мм провара в стали (ссылка на источник).

Неполный провар не всегда брак. В работе Миланского политехнического университета по ручной сварке нержавейки большинство швов было с неполным проваром, и для декоративных и уплотняющих швов авторы сочли это допустимым (Caprio и др., 2023). Нужная глубина задаётся чертежом, а не видом шва.

Почему шов на нержавейке темнеет?

Соломенный, синий и чёрный цвет шва — это окалина, цвета побежалости. Под ней поверхность теряет хром, и нержавейка хуже сопротивляется коррозии. По данным британского института сварки, при любой сварке нержавейки окисление может снизить критическую температуру питтинговой коррозии шва из стали 316 с 60 до 40 °C, а самые опасные — синие и фиолетовые оттенки (ссылка на источник).

Когда побежалость обязательно снимать и чем — травлением, щёткой или лазером, — разобрано в статьях «Какая сварка для нержавейки» и «Очистка сварных швов нержавейки».

Что сделать:

• проверить, что газ идёт и что его хватает: потемнение — первый признак, что шов остывает без защиты;
• не убирать пистолет сразу после выключения луча: например, у голов Raytools есть настройки подачи газа до луча и после него (руководство, с. 26);
• для швов, где важна коррозионная стойкость, — поддув газа с обратной стороны, пока корень не остынет примерно до 250 °C (ссылка на источник);
• снять окалину: лучше всего травлением, желательно после шлифовки; щётка и пескоструй слой с потерянным хромом не убирают (ссылка на источник).

Откуда подрез и неровный шов?

Подрез — канавка по краю шва, где металл ушёл в ванну и его не хватило. На лазере его дают высокая скорость и зазор, который нечем заполнить: в роботизированном опыте с алюминием 3 мм и зазором 1 мм без проволоки шов не получился даже с колебанием луча шире зазора — металла не хватало. С проволокой, но без колебаний вышли подрезы, непровар и поры, а колебание вместе с проволокой зазор перекрыло (Boldrin и др., 2021, с. 5–6).

Насколько лазерная сварка вообще допускает зазор, британский институт оценивает так: без колебаний луча — меньше 10 % толщины, с колебаниями — около 20–30 %, с присадочной проволокой — до 100 % для стали толщиной до 6 мм (ссылка на источник). У ручной головы предел свой — он указан в её руководстве, а что ещё ограничивает ручную сварку, разобрано в статье «Минусы лазерной сварки». Поэтому при плохой подгонке включают колебание луча, а большой зазор заполняют проволокой. В комплект аппаратов SLS Fiber входит автоматическая подача проволоки, ширина колебаний луча при сварке — от 0,1 до 5 мм.

В миллиметрах по тем же оценкам британского института это выглядит так:

Неровный валик чаще всего — от руки. В опыте с ручной сваркой нержавейки операторы при одной заданной скорости 1 м/мин работали по-разному: от оператора зависело, насколько ровным по ширине получался шов, но не прочность соединения (ссылка на источник). На алюминии к этому добавляется жидкая ванна с низким поверхностным натяжением, отсюда провисший корень; главная причина провисания и наплывов — слишком большой зазор (ссылка на источник).

Почему трескается шов на алюминии?

Трещины при остывании зависят прежде всего от сплава. По обзору исследований, сильнее всего склонны к горячим трещинам алюминиевые сплавы с 1,3–1,5 % легирующих элементов, а помогает присадочная проволока: 5356, 5556 и 5183 подходят для большинства сплавов (ссылка на источник, разд. 2.3 и 7). Колебание луча от трещин не спасает: в опыте на сплаве 6014 оно увеличило ванну и склонность к трещинам (Kang, Han, Kim, 2018). У сталей склонность к трещинам повышают сера и фосфор (ссылка на источник). Трещину в кратере на конце шва предупреждают, заполняя кратер, а не обрывая шов (ссылка на источник).

Что проверить перед сменой, чтобы не было брака?

1. Защитное стекло: целое и чистое, иначе заменить. Как менять и чистить — в статье «Линза для лазерной сварки и защитное стекло».
2. Сопло: нужное под тип шва, закручено до конца, без налипших брызг.
3. Газ: в баллоне есть давление, шланг цел, соединения не пропускают газ, расход выставлен под режим.
4. Детали: кромки чистые и сухие, без масла; у алюминия снят оксид, у оцинковки внахлёст есть выход парам.
5. Стык: зазор по толщине, детали прихвачены.
6. Пробный шов на обрезке того же металла перед деталью.
7. Чиллер без ошибок: перегрев и ошибки протока разобраны в статье «Чиллер для станка лазерной резки: как выбрать и обслуживать».

Что делать, если аппарат не варит или выдаёт ошибку?

Если лазер не выходит, на экране код ошибки или голова греется при чистом стекле, это уже не режим, а неисправность. Порядок проверки до звонка в сервис — в статье «Ремонт аппарата лазерной сварки», расшифровка кодов голов Raytools, RelFar, Au3tech, WSX и Qilin — в справочнике «Коды ошибок аппаратов лазерной сварки и очистки». Сервисный центр RAYMARK ремонтирует любое волоконное оборудование, не только купленное у нас, инженер выезжает по России и в страны СНГ.

Как подобрать режим под свой металл?

Одних цифр из таблиц мало: режим зависит от марки металла, толщины, типа шва, газа и сварочной головы. Поэтому режим отрабатывают на обрезках своего металла. У покупателей аппаратов SLS Fiber инженеры RAYMARK подсказывают настройки по телефону, когда меняется материал или задача, поддержка работает 24/7. Если вы только выбираете аппарат, подготовим образцы по вашему заданию бесплатно, срок — 1 день; с 1 ноября 2026 года демозал и сервисный центр работают по адресу: Москва, ул. 4-я Магистральная, д. 5, стр. 3, в будни с 09:00 до 18:00. Какую мощность брать под толщину — в статье «Какую мощность аппарата лазерной сварки выбрать», где лазерная сварка не подходит — в статье «Минусы лазерной сварки».

Что опасно при отладке шва?

• Стекло, сопло и линзу меняют только при выключенном излучении. Класс опасности лазера определяет ГОСТ IEC 60825-1-2023, класс конкретного аппарата указан в его паспорте. Очки — под длину волны лазера, у всех, кто рядом с пробными швами.
• Оцинковка при сварке выделяет пары цинка: нужна вытяжка.
• Травильные пасты для снятия окалины с нержавейки содержат кислоты: работают в перчатках и по паспорту безопасности пасты.

Частые вопросы

Шов на вашем металле не выходит чистым? Привезите детали в демозал или отправьте задание — сварим образцы на аппарате лазерной сварки SLS Fiber и покажем режим.

Источники

1. ГОСТ Р ИСО 6520-1-2012 «Сварка и родственные процессы. Классификация дефектов геометрии и сплошности в металлических материалах. Часть 1. Сварка плавлением». meganorm.ru
2. ГОСТ ISO 13919-2-2025 «Соединения, полученные электронно-лучевой и лазерной сваркой. Требования и рекомендации по уровням качества. Часть 2. Алюминий, магний и их сплавы и чистая медь». meganorm.ru
3. ГОСТ ISO 13919-1-2025 «Соединения, полученные электронно-лучевой и лазерной сваркой. Требования и рекомендации по уровням качества. Часть 1». files.stroyinf.ru
4. TWI. What are the typical defects in laser welds? 2015. twi-global.com
5. TWI. What is porosity and how can it be prevented? 2015. twi-global.com
6. TWI. How can I increase the tolerance of laser welding to joint fit-up? 2016. twi-global.com
7. TWI. Avoiding porosity when welding aluminium. 2020. twi-global.com
8. TWI. What is heat tint and how do I avoid it during welding of stainless steels? 2017. twi-global.com
9. TWI. How do I remove heat tint formed during welding? 2017. twi-global.com
10. TWI. Defects — solidification cracking. 2015. twi-global.com
11. Marquardt R., Biegler M., Rethmeier M. Influence of laser power on the melt pool shape of handheld laser beam welding of 1.5 mm thick micro alloyed steel. IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 1332, 2025. fraunhofer.de
12. Jahn S. и др. Potential of handheld laser beam welding. Advanced Manufacturing Research, 2025. extrica.com
13. Caprio L. и др. Hand-held laser welding of AISI301LN for components with aesthetic requirements. Journal of Laser Applications 35, 2023. polimi.it
14. Ли Шуай, Гун Ланьфан, Сяо Цюаньлян. Подавление пор при ручной лазерной сварке распределительных коробок. Металлообработка (горячая обработка) [金属加工（热加工）], 2024, № 4, с. 103–106. mw1950.com
15. Bunaziv I. и др. Laser beam and laser-arc hybrid welding of aluminium alloys. Metals 11(8), 2021. mdpi.com
16. Hafez K.M. The influence of shielding gases on keyhole-induced porosity and nitrogen absorption in SS 304 stainless steel fiber laser welds. Int J Adv Manuf Technol 127, 2023. springer.com
17. Boldrin D.M. и др. High speed videography of gap bridging with beam oscillation and wire feeding during the laser welding of stainless steel and aluminum alloys. LiM 2021. polimi.it
18. Kang M., Han H.N., Kim C. Microstructure and solidification crack susceptibility of Al 6014 molten alloy subjected to a spatially oscillated laser beam. Materials 11(4), 2018. mdpi.com
19. Bang H.-S. и др. The pre-heating effect for porosity control during the laser welding of galvanized steel sheets. Applied Sciences 14(7), 2024. mdpi.com
20. Ma J. и др. Mitigating zinc vapor induced weld defects in laser welding of galvanized high-strength steel. Welding Processes, IntechOpen, 2012. intechopen.com
21. Raytools. BW101-GS Series (3 kW), руководство пользователя. manualslib.com
22. Raytools. BW101-GS Series (2 kW), руководство пользователя. manualslib.com
23. Au3tech. HW970 Handheld Fiber Laser Welding Head, руководство пользователя. manualslib.com
24. Precitec. Optics manual: correct handling of laser optics, 2018. precitec.com
25. ГОСТ IEC 60825-1-2023 «Безопасность лазерной аппаратуры. Часть 1». meganorm.ru

Автор — Марк Яснов. Обновлено 28.10.2026.