Лазерная сварка против плазменно-дуговой сварки
Лазерная сварка
Лазерная сварка — это высокоэффективный и высокоточный метод сварки, использующий лазерный луч высокой плотности энергии в качестве источника тепла. Сварка может выполняться непрерывными или импульсными лучами лазера. Согласно принципам лазерной сварки, процессы можно разделить на два вида: сварка теплопроводностью и лазерная глубокая сварка. Плотность мощности ниже 104 ~ 105 Вт/см2 относится к сварке теплопроводностью. В это время глубина проплавления невелика при низкой скорости сварки; когда плотность мощности больше 105 ~ 107 Вт/см2, под воздействием тепла поверхность металла принимает углубление в виде «отверстия», чтобы сформировать сварку с глубоким проплавлением.
Особенности
Особенности: высокая скорость сварки и большое соотношение сторон
Сварка лазерным лучом обычно использует непрерывные лазерные лучи для завершения соединения материалов. Металлургический физический процесс очень похож на сварку электронным лучом, то есть механизм преобразования энергии завершается структурой «замочная скважина».
При достаточно высокой плотности мощности лазерного облучения материал испаряется и образует небольшие отверстия. Это небольшое отверстие, заполненное паром, похоже на черное тело, поглощающее почти всю энергию падающего луча. Равновесная температура в полости составляет около 2500C. Тепло передается от внешней стенки высокотемпературной полости, расплавляя металл, окружающий полость. Небольшие отверстия заполняются высокотемпературным паром, образующимся при непрерывном испарении материала стенки под лучом света.
Четыре стенки маленьких отверстий окружают расплавленный металл, а жидкий металл окружает твердый материал. (В большинстве обычных процессов сварки и лазерной кондуктивной сварки энергия сначала (осаждается на поверхности заготовки, а затем переносится внутрь путем переноса). Поток жидкости снаружи стенки отверстия и поверхностное натяжение слоя стенки соответствуют давлению пара, непрерывно создаваемому в полости отверстия, и поддерживают динамическое равновесие. Световой луч непрерывно входит в маленькое отверстие, и материал снаружи малого отверстия непрерывно течет. По мере перемещения светового луча маленькое отверстие всегда находится в стабильном состоянии потока.
То есть, маленькое отверстие и расплавленный металл, окружающий отверстие, будут двигаться вперед с поступательной скоростью ведущего луча. Расплавленный металл заполняет зазор, оставленный маленьким отверстием, а затем конденсируется, и образуется сварной шов. Все вышеперечисленные процессы происходят так быстро, что скорость сварки может легко достигать нескольких метров в минуту.
1. Лазерная сварка — это сварка плавлением, при которой в качестве источника энергии используется лазерный луч, воздействующий на сварное соединение.
2. Лазерный луч может направляться плоским оптическим элементом (например, зеркалом), а затем луч проецируется на сварной шов с помощью отражающего фокусирующего элемента или линзы.
3. Сварка лазерным лучом — это бесконтактная сварка. Давление во время операции не требуется, но необходим инертный газ для предотвращения окисления расплавленной ванны. Иногда используется присадочный металл.
4. Лазерную сварку можно комбинировать со сваркой MIG для получения композитной лазерной сварки MIG, которая обеспечивает большую глубину провара, при этом подвод тепла значительно ниже, чем при сварке MIG.
Приложения
Лазерный сварочный аппарат широко используется в таких областях высокоточного производства, как автомобили, корабли, самолеты и высокоскоростные железные дороги. Он значительно улучшил качество жизни людей, а также продвинул индустрию бытовой техники в сторону точного машиностроения.
Плазменная сварка
Плазменная дуговая сварка относится к методу сварки плавлением, который использует плазменный дуговой луч высокой плотности энергии в качестве источника сварочного тепла. Во время сварки ионный газ (образующий ионную дугу) и защитный газ (для защиты расплавленной ванны и сварочного шва от вредного воздействия воздуха) представляют собой чистый аргон. Электроды, используемые при плазменной дуговой сварке, как правило, являются вольфрамовыми электродами и иногда должны быть заполнены металлом (сварочной проволокой). Как правило, применяется метод положительного соединения постоянного тока (вольфрамовый стержень соединен с отрицательным электродом). Таким образом, плазменная дуговая сварка по сути является сваркой в защитном газе вольфрама с эффектом сжатия.
Плазменная дуговая сварка имеет характеристики концентрации энергии, высокой производительности, быстрой скорости сварки, малой деформации напряжения и стабильной электрической изоляции и подходит для сварки тонких пластин и коробчатых материалов. Она особенно подходит для различных тугоплавких, легко окисляющихся и термочувствительных металлических материалов (таких как вольфрам, молибден, медь, никель, титан и т. д.).
Газ диссоциируется при нагревании дуги и сжимается при прохождении через водоохлаждаемое сопло на высокой скорости, увеличивая плотность энергии и степень диссоциации, образуя плазменную дугу. Его стабильность, теплотворная способность и температура выше, чем у обычной дуги, поэтому он имеет большую проницаемость и скорость сварки. Газ, образующий плазменную дугу, и защитный газ вокруг нее обычно используют чистый аргон. В зависимости от свойств материала различных заготовок некоторые используют гелий, азот, аргон или их смесь.
Особенности
1. Микроплазменная сварка позволяет сваривать фольгу и тонкие пластины.
2. Благодаря эффекту малого отверстия можно лучше реализовать одностороннюю сварку и двухстороннюю свободную формовку.
3. Плазменная дуга имеет высокую плотность энергии, высокую температуру столба дуги и сильную проникающую способность. Она может достигать стали толщиной 10-12 мм без сварки под углом. Ее можно сваривать посредством двухстороннего формования за один раз. Скорость сварки высокая, производительность высокая, а деформация напряжения мала.
4. Оборудование относительно сложное, расход газа большой, группа предъявляет строгие требования к зазорам и чистоте заготовки, подходит только для сварки в помещении.
Приложения
Плазменная сварка является одним из важных средств в промышленном производстве, особенно для сварки меди и медных сплавов, титана и титановых сплавов, легированной стали, нержавеющей стали, молибдена и других аэрокосмических металлов, которые используются в военной и других передовых отраслях промышленности, таких как изготовление определенного типа ракетных корпусов из титанового сплава и частично тонкостенных контейнеров на самолетах.
Стоимость, обслуживание и эксплуатационная эффективность
Некоторые факторы, связанные со сравнением выбора технологий лазерной сварки и плазменной сварки для промышленного применения, включают стоимость, техническое обслуживание и эксплуатационную эффективность.
анализ затрат
Сварка лазерным лучом требует больших первоначальных инвестиций, поскольку оборудование сложнее по сравнению с плазменной дуговой сваркой. Стоимость общепромышленных лазерных сварочных систем обычно колеблется в пределах US$200,000 XNUMX, тогда как системы плазменной сварки стоят где-то в диапазоне US$10,000 к US$50,000 XNUMX. Однако LBW имеет потенциал для значительной долгосрочной экономии средств благодаря более высокой скорости обработки, а также минимальной требуемой послесварочной отделке. Плазменная сварка может иметь более высокие расходы на расходные материалы для непрерывной эксплуатации.
Требования к обслуживанию
Поскольку расходные детали, такие как электроды и газовые сопла, изнашиваются чаще, системы плазменной сварки обычно требуют более частого обслуживания. Напротив, лазерные сварочные системы требуют меньше расходных материалов, но их оптика и лазерные источники нуждаются в периодической очистке и повторной калибровке. При правильном обслуживании лазерные источники могут работать более 20,000 XNUMX часов с меньшим временем простоя. Плазменные системы, хотя и проще, могут испытывать более частые перебои из-за износа расходных материалов.
Операционная эффективность
Методы сварки лазером намного быстрее и точнее, достигая скорости до 10 метров в минуту на тонких материалах, поэтому они очень подходят для массового производства. Они также создают очень маленькие зоны термического воздействия, что обеспечивает минимальную деформацию материала, тем самым улучшая качество продукта. Плазменная сварка эффективна для более толстых материалов, хотя и с меньшей скоростью, часто требуя дополнительных завершающих штрихов для зачистки сварных швов, таких как шлифовка.
Хотя лазерная сварка требует более высоких инвестиционных затрат на начальном этапе, ее эффективность и менее частая необходимость в обслуживании часто обеспечивают экономическую выгоду в долгосрочной перспективе, особенно для приложений, требующих высокой точности. Плазменная дуговая сварка по-прежнему хороша для менее сложных работ и небольших операций.
Дальнейшее чтение
12 самых популярных сварочных аппаратов 2025
Узнайте 12 самых популярных сварочных аппаратов 2025 at STYLECNC с MIG, TIG, AC, DC, SAW, CO2 Газовые, лазерные, плазменные, стыковые, точечные, под давлением, дуговые сварщики с защитой от дуговой сварки и дуговые электроды.
Преимущества и недостатки лазерной сварки: сильна ли она?
В этой статье рассказывается об определении, принципе, прочности, ограничениях, плюсах и минусах лазерной сварки, а также ее сравнении со сварочными аппаратами MIG и TIG.
Руководство по системе лазерной микрообработки
Система лазерной микрообработки — это тип технологии лазерной обработки (ЛОБ) для глобального производства с лазерной резкой, лазерной маркировкой, лазерной сваркой, лазерной гравировкой, лазерной обработкой поверхности и лазерной 3D печать.
Импульсный лазер против непрерывного лазера для очистки и сварки
В чем разница между лазером непрерывной волны и импульсным лазером для очистки и сварки? Давайте сравним импульсный лазер и лазер непрерывной волны для металлических соединений, удаления ржавчины, снятия краски и удаления покрытия.
Что такое сверхбыстрый лазер?
Хотите узнать больше о сверхбыстрых лазерах для резки, гравировки, маркировки и сварки? Ознакомьтесь с этим руководством, чтобы узнать определение сверхбыстрого лазера, типы, компоненты, области применения, плюсы и минусы.
15 преимуществ лазерного сварочного аппарата
Лазерная сварка является одним из важных аспектов технологии лазерной обработки материалов. Вы можете получить следующие 15 преимуществ от использования лазерного сварочного аппарата.