Лазерне променеве зварювання
Лазерне зварювання — це високоефективний і високоточний метод зварювання, в якому в якості джерела тепла використовується лазерний промінь високої щільності енергії. Зварювання може здійснюватися безперервним або імпульсним променями лазера. Відповідно до принципів лазерного зварювання процеси можна далі розділити на два: теплопровідне зварювання та лазерне глибоке зварювання. Щільність потужності нижче 104 ~ 105 Вт/см2 відноситься до теплопровідного зварювання. У той час глибина проникнення невелика з повільною швидкістю зварювання; коли щільність потужності перевищує 105 ~ 107 Вт / см2, під дією тепла металева поверхня набуває вигляду "діри", щоб утворити зварювання глибокого провару.
Функції
Особливості високої швидкості зварювання та великого співвідношення сторін
Лазерне зварювання зазвичай використовує безперервні лазерні промені для повного з’єднання матеріалів. Металургійний фізичний процес дуже схожий на електронно-променеве зварювання, тобто механізм перетворення енергії завершується структурою «замкової щілини».
Під досить високою щільністю потужності лазерного випромінювання матеріал випаровується і утворює невеликі отвори. Цей маленький отвір, заповнений парою, схожий на чорне тіло, яке поглинає майже всю енергію падаючого променя. Рівноважна температура в порожнині близько 2500С. Тепло передається від зовнішньої стінки високотемпературної порожнини, розплавляючи метал, що оточує порожнину. Маленькі отвори заповнені високотемпературною парою, що утворюється в результаті безперервного випаровування матеріалу стінки під променем світла.
4 стінки маленьких отворів оточують розплавлений метал, а рідкий метал оточує твердий матеріал. (У більшості звичайних процесів зварювання та лазерного кондуктивного зварювання енергія є першою (розкладається на поверхні заготовки, а потім транспортується всередину за допомогою перенесення). Потік рідини поза стінкою отвору та поверхневий натяг шару стінки узгоджуються з тиском пари, який постійно створюється в порожнині отвору, і підтримують динамічний баланс. Світловий промінь безперервно входить у малий отвір, а матеріал поза малим отвором безперервно тече. Коли світловий промінь рухається, маленький отвір завжди знаходиться в стабільному стані потоку.
Тобто маленький отвір і розплавлений метал, що оточує отвір, рухатимуться вперед зі швидкістю переднього променя. Розплавлений метал заповнює щілину, залишену маленьким отвором, а потім конденсується, і утворюється зварний шов. Весь вищезгаданий процес відбувається настільки швидко, що швидкість зварювання може легко досягати декількох метрів на хвилину.
1. Лазерне зварювання - це зварювання плавленням, яке використовує лазерний промінь як джерело енергії та впливає на зварне з'єднання.
2. Лазерний промінь може направлятися плоским оптичним елементом (наприклад, дзеркалом), а потім промінь проектується на зварний шов за допомогою відбиваючого фокусуючого елемента або лінзи.
3. Лазерне зварювання - це безконтактне зварювання. Під час роботи тиск не потрібен, але необхідний інертний газ, щоб запобігти окисленню розплавленої ванни. Іноді використовується присадний метал.
4. Лазерне зварювання можна комбінувати зі зварюванням MIG, щоб утворити композитне зварювання MIG за допомогою лазера для досягнення зварювання з великим проплавленням, при цьому підведення тепла значно зменшується порівняно зі зварюванням MIG.
додатків
Лазерний зварювальний апарат широко використовується в таких високоточних галузях виробництва, як автомобілі, кораблі, літаки та високошвидкісна залізниця. Це значно покращило якість життя людей, а також підштовхнуло промисловість побутової техніки до точного машинобудування.
Дугове зварювання плазмою
Плазмодугове зварювання відноситься до методу зварювання плавленням, який використовує промінь високої щільності плазмової дуги як джерело зварювального тепла. Під час зварювання іонним газом (утворення іонної дуги) і захисним газом (для захисту розплавленої ванни і зварювального шва від шкідливого впливу повітря) є чистий аргон. Електроди, які використовуються в плазмово-дуговому зварюванні, як правило, є вольфрамовими електродами, і іноді їх потрібно заповнити металом (зварювальний дріт). Як правило, використовується метод позитивного з’єднання постійного струму (вольфрамовий стрижень з’єднаний з негативним електродом). Тому плазмодугове зварювання по суті є зварюванням у захисних газах вольфраму з компресійним ефектом.
Плазмове дугове зварювання має характеристики концентрації енергії, високої продуктивності, швидкої швидкості зварювання, невеликої деформації напруги та стабільної електричної ізоляції та підходить для зварювання тонких пластин і коробчастих матеріалів. Він особливо підходить для різних вогнетривких, легко окислюваних і термочутливих металевих матеріалів (таких як вольфрам, молібден, мідь, нікель, титан тощо).
Газ дисоціює при нагріванні дуги і стискається при проходженні через водоохолоджуване сопло з високою швидкістю, збільшуючи щільність енергії і ступінь дисоціації, утворюючи плазмову дугу. Його стабільність, теплотворна здатність і температура вищі, ніж у загальної дуги, тому він має більшу швидкість проникнення та зварювання. Газ, який утворює плазмову дугу, і захисний газ навколо неї зазвичай використовують чистий аргон. Залежно від властивостей матеріалу різних заготовок, деякі використовують гелій, азот, аргон або їх суміш.
Функції
1. Мікропроменеве плазмове дугове зварювання може зварювати фольгу та тонкі пластини.
2. Завдяки ефекту невеликого отвору він може краще реалізувати одностороннє зварювання та двостороннє вільне формування.
3. Плазмова дуга має високу щільність енергії, високу температуру стовпа дуги та сильну проникаючу здатність. Він може досягти 10-12mm товста сталь без фасового зварювання. Його можна зварювати за допомогою двостороннього формування за один раз. Швидкість зварювання висока, продуктивність висока, а деформація напруги невелика.
4. Обладнання відносно складне, споживання газу велике, група має суворі вимоги до зазору та чистоти заготовки, і вона підходить лише для внутрішнього зварювання.
додатків
Плазмове зварювання є одним із важливих засобів у промисловому виробництві, особливо для зварювання міді та мідних сплавів, титану та титанових сплавів, легованої сталі, нержавіючої сталі, молібдену та інших аерокосмічних металів, які використовуються у військовій та інших передових галузях промисловості, таких як виготовлення певного типу ракетних снарядів із титанового сплаву та часткових тонкостінних контейнерів на літаках.
Вартість, технічне обслуговування та експлуатаційна ефективність
Деякі фактори, пов’язані з порівнянням вибору технологій між лазерним променем і плазмово-дуговим зварюванням для промислового застосування, включають вартість, обслуговування та ефективність експлуатації.
Аналіз витрат
Лазерне зварювання вимагає великих початкових інвестицій, оскільки обладнання є складнішим порівняно з плазмовим зварюванням. Вартість загальних промислових лазерних зварювальних систем зазвичай коливається понад 200,000 10,000 доларів США, тоді як системи плазмово-дугового зварювання коштують десь у діапазоні від 50,000 до доларів США. Проте LBW має потенціал для значної довгострокової економії витрат завдяки збільшеній швидкості обробки, а також мінімальній необхідності обробки після зварювання. Плазмове зварювання може мати вищі витрати на витратні матеріали для тривалої роботи.
Вимоги до технічного обслуговування
Оскільки витратні частини, такі як електроди та газові сопла, зношуються частіше, системи плазмового зварювання зазвичай потребують більш частого обслуговування. Навпаки, системи лазерного зварювання потребують менше витратних матеріалів, але їх оптика та лазерні джерела потребують час від часу очищення та повторного калібрування. При належному обслуговуванні лазерні джерела можуть працювати більше 20,000 годин із меншим часом простою. Плазмові системи, хоч і простіші, можуть частіше виникати з ладу через знос витратних матеріалів.
Експлуатаційна ефективність
Технології лазерного зварювання набагато швидші та точніші, досягаючи швидкості до 10 метрів за хвилину на тонких матеріалах, тому дуже ідеальні для масового виробництва. Він також створює дуже дрібні зони впливу тепла, отже, даючи мінімальну деформацію матеріалу, таким чином покращуючи якість продукту. Плазмове зварювання ефективне для більш товстих матеріалів, хоча з меншою швидкістю, часто потребує додаткових фінішних штрихів для очищення зварних швів, таких як шліфування.
Хоча зварювання лазерним променем вимагає вищих інвестиційних витрат, його ефективність і менш часта потреба в обслуговуванні часто забезпечують економічні переваги в довгостроковій перспективі, особливо для застосувань, які вимагають високої точності. Плазмодугове зварювання все ще добре для менш складних робіт і невеликих операцій.
