Laserstrålesvejsning
Laserstrålesvejsning er en højeffektiv og meget præcis svejsemetode, der bruger en laserstråle med høj energitæthed som varmekilde. Svejsning kan udføres ved hjælp af kontinuerlige eller pulserende laserstråler. Ifølge principperne for lasersvejsning kan processerne yderligere opdeles i to: varmeledningssvejsning og laserdybdesvejsning. Effekttæthed under 104 ~ 105 W/cm2 refererer til varmeledningssvejsning. På det tidspunkt er indtrængningsdybden lav med langsom svejsehastighed; når effekttætheden er større end 105 ~ 107W/cm2, under varmepåvirkningen, tager metaloverfladen fordybningen i "hul"-udseende for at danne dyb penetrationssvejsning.
Funktionalitet
Funktioner af hurtig svejsehastighed og stort billedformat
Laserstrålesvejsning bruger generelt kontinuerlige laserstråler til at fuldføre forbindelsen af materialer. Den metallurgiske fysiske proces ligner meget elektronstrålesvejsning, det vil sige, at energiomdannelsesmekanismen fuldføres af en "nøglehuls"-struktur.
Ved laserbestråling med tilstrækkelig høj effekttæthed fordamper materialet og danner små huller. Dette lille hul fyldt med damp er som en sort krop, der absorberer næsten al energien fra den indfaldende stråle. Ligevægtstemperaturen i hulrummet er omkring 2500C. Varmen overføres fra ydervæggen af højtemperaturhulrummet og smelter det metal, der omgiver hulrummet. De små huller er fyldt med højtemperaturdamp genereret af vægmaterialets kontinuerlige fordampning under lysstrålen.
De 4 vægge i de små huller omgiver det smeltede metal og det flydende metal omgiver det faste materiale. (I de fleste konventionelle svejseprocesser og laserledningssvejsning er energien 1. (Aflejret på overfladen af emnet, transporteres derefter til indersiden ved overførsel). Væskestrømmen uden for hulvæggen og væglagets overfladespænding er i overensstemmelse med det damptryk, der konstant genereres i hulhulrummet og opretholder en dynamisk balance. Lysstrålen strømmer kontinuerligt ind i det lille lyshul uden for materialet, og det lille lyshul strømmer kontinuerligt ind i det lille lyshul. strålen bevæger sig, er det lille hul altid i en stabil strømningstilstand.
Det vil sige, at det lille hul og det smeltede metal, der omgiver hullet, vil bevæge sig fremad med den fremadgående hastighed af den forreste stråle. Det smeltede metal udfylder hullet efter det lille hul og kondenserer derefter, og svejsningen dannes. Al ovenstående proces sker så hurtigt, at svejsehastigheden nemt kan nå flere meter i minuttet.
1. Laserstrålesvejsning er fusionssvejsning, som bruger en laserstråle som energikilde og påvirker den svejste samling.
2. Laserstrålen kan styres af et fladt optisk element (såsom et spejl), og derefter projiceres strålen på svejsesømmen med et reflekterende fokuseringselement eller linse.
3. Laserstrålesvejsning er berøringsfri svejsning. Der kræves intet tryk under operationen, men inert gas er nødvendig for at forhindre oxidation af den smeltede pool. Påfyldningsmetallet bruges lejlighedsvis.
4. Laserstrålesvejsning kan kombineres med MIG-svejsning for at danne laser-MIG-kompositsvejsning for at opnå stor penetrationssvejsning, mens varmetilførslen er stærkt reduceret sammenlignet med MIG-svejsning.
Applikationer
Lasersvejsemaskinen er meget udbredt i sådanne højpræcisionsfremstillingsområder som biler, skibe, fly og højhastighedstog. Det forbedrede i høj grad livskvaliteten for mennesker og drev også husholdningsapparatindustrien til præcisionsteknik.
Plasma lysbuesvejsning
Plasmabuesvejsning refererer til en fusionssvejsemetode, der bruger en plasmabuestråle med høj energitæthed som svejsevarmekilde. Under svejsning er iongassen (der danner en ionbue) og beskyttelsesgassen (for at beskytte den smeltede pool og svejsesømmen mod de skadelige virkninger af luft) ren argon. Elektroderne, der bruges til plasmabuesvejsning, er generelt wolframelektroder og skal nogle gange fyldes med metal (svejsetråd). Generelt anvendes den positive DC-forbindelsesmetode (wolframstangen er forbundet til den negative elektrode). Derfor er plasmabuesvejsning i det væsentlige en wolframgasafskærmet svejsning med en kompressionseffekt.
Plasmabuesvejsning har egenskaberne energikoncentration, høj produktivitet, hurtig svejsehastighed, lille spændingsdeformation og stabil elektrisk isolering og er velegnet til svejsning af tynde plader og kassematerialer. Det er især velegnet til forskellige ildfaste, let oxiderede og varmefølsomme metalmaterialer (såsom wolfram, molybdæn, kobber, nikkel, titanium osv.).
Gassen dissocieres ved opvarmning af lysbuen og komprimeres, når den passerer gennem den vandkølede dyse med høj hastighed, hvilket øger energitætheden og graden af dissociation, og danner en plasmabue. Dens stabilitet, brændværdi og temperatur er højere end den generelle lysbue, så den har større penetration og svejsehastighed. Gassen, der danner plasmabuen, og beskyttelsesgassen omkring den bruger generelt ren argon. Afhængigt af materialeegenskaberne for forskellige emner bruger nogle helium, nitrogen, argon eller en blanding af begge.
Funktionalitet
1. Mikrostråle plasmabuesvejsning kan svejse folier og tynde plader.
2. Med en lille hul-effekt kan den bedre realisere enkeltsidet svejsning og dobbeltsidet fri formning.
3. Plasmabue har høj energitæthed, høj lysbuesøjletemperatur og stærk penetreringsevne. Det kan opnå 10-12mm tykt stål uden vinkelsvejsning. Det kan svejses gennem dobbeltsidet formning på én gang. Svejsehastigheden er hurtig, produktiviteten er høj, og spændingsdeformationen er lille.
4. Udstyret er relativt kompliceret, gasforbruget er stort, gruppen har strenge krav til arbejdsemnets frigang og renhed, og det er kun egnet til indendørs svejsning.
Applikationer
Plasmasvejsning er et af de vigtige midler i industriel produktion, især til svejsning af kobber og kobberlegeringer, titanium og titanlegeringer, legeret stål, rustfrit stål, molybdæn og andre rumfartsmetaller, som bruges i militære og andre banebrydende industrier, såsom fremstilling af en bestemt type missilskal fremstillet af titanium-flyvelegeringer og delvise containere.
Omkostninger, vedligeholdelse og driftseffektivitet
Nogle faktorer relateret til sammenligning af valg af teknologier mellem laserstrålesvejsning og plasmabuesvejsning til industrielle applikationer omfatter omkostninger, vedligeholdelse og driftseffektivitet.
Omkostningsanalyse
Laserstrålesvejsning kræver en høj initial investering, da udstyret er kompliceret sammenlignet med plasmabuesvejsning. Værdien af generelle industrielle lasersvejsesystemer varierer normalt op mod $200,000, hvorimod plasmabuesvejsesystemer har omkostninger et sted i størrelsesordenen $10,000 til $50,000. LBW har dog potentialet for betydelige langsigtede omkostningsbesparelser takket være øgede forarbejdningshastigheder samt minimale behov for eftersvejsning. Plasmasvejsning kan have højere omkostninger til forbrugsstoffer for fortsat drift.
Krav til vedligeholdelse
Fordi forbrugsdele, såsom elektroder og gasdyser, slides hyppigere, kræver plasmabuesvejsesystemer normalt hyppigere vedligeholdelse. Derimod kræver lasersvejsesystemer færre forbrugsstoffer, men deres optik og laserkilder har brug for lejlighedsvis rengøring og omkalibrering. Når de vedligeholdes korrekt, kan laserkilder holde i mere end 20,000 timer med mindre nedetid. Plasmasystemer, selvom de er enklere, kan opleve hyppigere afbrydelser, da forbrugsstoffer slides.
Driftseffektivitet
Lasersvejseteknikkerne er meget hurtigere og mere nøjagtige og når hastigheder på helt op til 10 meter i minuttet på tynde materialer, og derfor meget ideel til masseproduktion. Det producerer også meget små varmepåvirkede zoner, hvilket giver minimal materialeforvrængning, hvilket forbedrer kvaliteten af produktet. Plasmasvejsning er effektiv i tykkere materialer, dog ved en langsommere hastighed, og kræver ofte yderligere finpudsning for at rense svejsninger, såsom slibning.
Mens laserstrålesvejsning kræver højere investeringsomkostninger på forhånd, giver dens effektivitet og mindre hyppige behov for vedligeholdelse ofte omkostningsfordele i det lange løb, især til applikationer, der kræver høj præcision. Plasmabuesvejsning er stadig god til mindre komplekst arbejde og mindre operationer.
