Laserstrålesveising
Laserstrålesveising er en høyeffektiv og svært presis sveisemetode som bruker en laserstråle med høy energitetthet som varmekilde. Sveising kan gjøres med kontinuerlige eller pulserende laserstråler. I henhold til prinsippene for lasersveising kan prosessene videre deles inn i to: varmeledningssveising og laser dypsveising. Effekttetthet under 104 ~ 105 W/cm2 refererer til varmeledningssveising. På det tidspunktet er inntrengningsdybden grunt med lav sveisehastighet; når effekttettheten er større enn 105 ~ 107W/cm2, under varmepåvirkning, tar metalloverflaten fordypningen inn i "hull"-utseende for å danne dyp penetrasjonssveising.
Funksjoner
Funksjoner med rask sveisehastighet og stort sideforhold
Laserstrålesveising bruker vanligvis kontinuerlige laserstråler for å fullføre sammenkoblingen av materialer. Den metallurgiske fysiske prosessen er veldig lik elektronstrålesveising, det vil si at energikonverteringsmekanismen fullføres av en "nøkkelhull"-struktur.
Ved laserbestråling med tilstrekkelig høy effekttetthet fordamper materialet og danner små hull. Dette lille hullet fylt med damp er som en svart kropp, og absorberer nesten all energien til den innfallende strålen. Likevektstemperaturen i hulrommet er ca. 2500C. Varmen overføres fra ytterveggen til høytemperaturhulrommet, og smelter metallet som omgir hulrommet. De små hullene er fylt med høytemperaturdamp generert av den kontinuerlige fordampningen av veggmaterialet under lysstrålen.
De 4 veggene til de små hullene omgir det smeltede metallet og det flytende metallet omgir det faste materialet. (I de fleste konvensjonelle sveiseprosesser og laserledningssveising er energien 1. (avsatt på overflaten av arbeidsstykket, deretter transportert til innsiden ved overføring). Væskestrømmen utenfor hullveggen og overflatespenningen til vegglaget stemmer overens med damptrykket som kontinuerlig genereres i hullhulen og opprettholder en dynamisk balanse. Lysstrålen kommer kontinuerlig inn i det lille lyshullet på utsiden og det lille lyshullet. strålen beveger seg, er det lille hullet alltid i en stabil strømningstilstand.
Det vil si at det lille hullet og det smeltede metallet som omgir hullet vil bevege seg fremover med hastigheten til den fremste strålen. Det smeltede metallet fyller gapet etterlatt av det lille hullet og kondenserer deretter, og sveisen dannes. Alle de ovennevnte prosessene skjer så raskt at sveisehastigheten lett kan nå flere meter per minutt.
1. Laserstrålesveising er fusjonssveising, som bruker en laserstråle som energikilde og påvirker den sveisede skjøten.
2. Laserstrålen kan styres av et flatt optisk element (som et speil), og deretter projiseres strålen på sveisesømmen med et reflekterende fokuseringselement eller linse.
3. Laserstrålesveising er berøringsfri sveising. Det er ikke nødvendig med trykk under operasjonen, men inertgass er nødvendig for å forhindre oksidasjon av smeltebassenget. Fyllmetallet brukes av og til.
4. Laserstrålesveising kan kombineres med MIG-sveising for å danne laser MIG-komposittsveising for å oppnå stor penetrasjonssveising, samtidig som varmetilførselen reduseres kraftig sammenlignet med MIG-sveising.
Applikasjoner
Lasersveisemaskinen er mye brukt i slike høypresisjonsproduksjonsfelt som biler, skip, fly og høyhastighetstog. Det forbedret livskvaliteten for mennesker betraktelig og drev også husholdningsapparatindustrien til presisjonsteknikk.
Plasmabuesveising
Plasmabuesveising refererer til en fusjonssveisemetode som bruker en plasmabue med høy energitetthet som en sveisevarmekilde. Under sveising er ionegassen (som danner en ionebue) og beskyttelsesgassen (for å beskytte det smeltede bassenget og sveisesømmen mot de skadelige effektene av luft) ren argon. Elektrodene som brukes i plasmabuesveising er vanligvis wolframelektroder og må noen ganger fylles med metall (sveisetråd). Generelt benyttes DC-positive tilkoblingsmetoden (wolframstangen er koblet til den negative elektroden). Derfor er plasmabuesveising i hovedsak en wolframgassskjermet sveising med en kompresjonseffekt.
Plasmabuesveising har egenskapene energikonsentrasjon, høy produktivitet, rask sveisehastighet, liten spenningsdeformasjon og stabil elektrisk isolasjon, og er egnet for sveising av tynne plater og boksmaterialer. Den er spesielt egnet for forskjellige ildfaste, lett oksiderte og varmefølsomme metallmaterialer (som wolfram, molybden, kobber, nikkel, titan, etc.).
Gassen dissosieres ved oppvarming av lysbuen og komprimeres når den passerer gjennom den vannkjølte dysen med høy hastighet, noe som øker energitettheten og graden av dissosiasjon, og danner en plasmabue. Dens stabilitet, brennverdi og temperatur er høyere enn den generelle lysbuen, så den har større penetrasjon og sveisehastighet. Gassen som danner plasmabuen og dekkgassen rundt den bruker vanligvis ren argon. Avhengig av materialegenskapene til ulike arbeidsstykker, bruker noen helium, nitrogen, argon eller en blanding av begge.
Funksjoner
1. Mikrostråle plasmabuesveising kan sveise folier og tynne plater.
2. Med en lite hulleffekt kan den bedre realisere enkeltsidig sveising og dobbeltsidig friforming.
3. Plasmabue har høy energitetthet, høy lysbuesøyletemperatur og sterk penetrasjonsevne. Det kan oppnå 10-12mm tykt stål uten skråsveising. Den kan sveises gjennom dobbeltsidig forming på en gang. Sveisehastigheten er rask, produktiviteten er høy og spenningsdeformasjonen er liten.
4. Utstyret er relativt komplisert, gassforbruket er stort, gruppen har strenge krav til klaringen og renheten til arbeidsstykket, og det er kun egnet for innendørs sveising.
Applikasjoner
Plasmasveising er et av de viktigste virkemidlene i industriell produksjon, spesielt for sveising av kobber og kobberlegeringer, titan og titanlegeringer, legert stål, rustfritt stål, molybden og andre metaller innen luftfart, som brukes i militære og andre banebrytende industrier, for eksempel produksjon av en viss type missilskall laget av titanlegering og delvis tynnveggede beholdere på fly.
Kostnad, vedlikehold og driftseffektivitet
Noen faktorer knyttet til å sammenligne valg av teknologier mellom laserstrålesveising og plasmabuesveising for industrielle applikasjoner inkluderer kostnader, vedlikehold og driftseffektivitet.
Kostnadsanalyse
Laserstrålesveising krever en høy initial investering siden utstyret er komplisert sammenlignet med plasmabuesveising. Verdien av generelle industrielle lasersveisesystemer varierer vanligvis oppover $200,000, mens plasmabuesveisesystemer har kostnader et sted i størrelsesorden $10,000 til $50,000. Imidlertid har LBW potensiale for betydelige langsiktige kostnadsbesparelser takket være økte prosesseringshastigheter samt minimal ettersveisefinish som kreves. Plasmasveising kan ha høyere forbrukskostnader for fortsatt drift.
Vedlikeholdskrav
Fordi forbruksdeler, som elektroder og gassdyser, slites oftere, krever plasmabuesveisesystemer oftere vedlikehold. Derimot krever lasersveisesystemer færre forbruksvarer, men deres optikk og laserkilder trenger sporadisk rengjøring og rekalibrering. Ved riktig vedlikehold kan laserkilder vare i mer enn 20,000 timer med kortere nedetid. Plasmasystemer, selv om de er enklere, kan oppleve hyppigere avbrudd siden forbruksmateriell slites.
Operasjonell effektivitet
Sveiseteknikkene til laser er mye raskere og mer nøyaktige, og når hastigheter på så høye som 10 meter per minutt på tynne materialer, og derfor veldig ideell for masseproduksjon. Den produserer også svært små varmepåvirkede soner, og gir derfor minimal materialforvrengning, og forbedrer dermed kvaliteten på produktet. Plasmasveising er effektiv i tykkere materialer, men med lavere hastighet, og krever ofte ekstra finpuss for å rydde opp i sveiser, for eksempel sliping.
Mens laserstrålesveising krever høyere investeringskostnader på forhånd, gir effektiviteten og mindre hyppige behov for vedlikehold ofte kostnadsfordeler i det lange løp, spesielt for applikasjoner som krever høy presisjon. Plasmabuesveising er fortsatt bra for mindre komplisert arbeid og mindre operasjoner.
