Преимущества и недостатки лазерной сварки: сильна ли она?
В сварочной отрасли лазерная сварка считается прочным и сложным методом соединения. Она использует высококонцентрированные световые лучи, называемые лазерами. На целевой поверхности материала лазерный луч создает интенсивное тепло в точке контакта и заставляет материал плавиться и образовывать прочную связь по мере его охлаждения и затвердевания.
Лазерная сварка имеет как свои преимущества, так и недостатки. Сравнивая другие сварочные процессы, такие как MIG или TIG, лазерная сварка прочнее. Сегодня мы узнаем о лазерной сварке, ее сильных и слабых сторонах, удобстве использования и т. д. В этой статье мы также сравним лазерную сварку с несколькими методами сварки.
Итак, давайте окунемся в мир лазерной сварки.
Что такое лазерная сварка?
Лазерная сварка — это метод сварки, который использует сфокусированные лазерные лучи высокой температуры для расплавления поверхности металла. Расплавленные части затем соединяются и затвердевают после охлаждения. Как и любое другое лазерное оборудование, лазерные сварочные аппараты также используют некоторые специфические элементы лазеров, включая твердотельные лазеры, газовые лазеры (CO2 лазеры) и диодные лазеры.
Высокое качество сварки с минимальными деформациями и зоной нагрева делает его хорошим выбором для широкого спектра сварочных проектов.
Существуют и другие сварочные процессы, такие как дуговая сварка металлическим электродом в среде защитного газа (GMAW/MIG), дуговая сварка вольфрамовым электродом в среде защитного газа (GTAW/TIG), дуговая сварка металлическим электродом в среде защитного газа (Stick), дуговая сварка порошковой проволокой, дуговая сварка под флюсом, точечная контактная сварка и электронно-лучевая сварка.
Лазерная сварка является наиболее практичной и универсальной из всех.
Как это работает?
Лазерная сварка использует высококонцентрированные сфокусированные лазерные лучи для нагрева поверхности металла до расплавления. После соединения деталей их оставляют для охлаждения до тех пор, пока они не приобретут твердость.
Информация для пользователя приводится ниже пошагово.
1. Генерация луча: Процесс сварки начинается с генерации мощного лазерного луча. Различные типы лазеров, такие как твердотельные лазеры, газовые лазеры (например, CO2 лазеры) или диодные лазеры могут использоваться в зависимости от требований применения.
2. Фокусировка луча: Затем лазерный луч направляется в сфокусированную точку с помощью зеркал и линз. Эффективность нагрева и плавления материалов во многом зависит от точности фокусировки и температуры.
3. Подготовка материала: Перед началом процесса сварки необходимо подготовить материал. Это включает очистку, зажим и обработку поверхности.
4. Процесс сварки: Фокусировка лазерных лучей на подготовленной поверхности материала. Направленная точка поверхности плавится концентрированным теплом лазера.
5. Формирование сварного шва: Расплавленные материалы сплавляются и образуют прочное соединение. Для повышения прочности соединения и заполнения зазоров могут использоваться дополнительные фильтры.
6. Охлаждение и затвердевание: После завершения сварки расплавленные материалы быстро охлаждаются и затвердевают, образуя прочную связь между соединяемыми поверхностями. Для минимизации искажений очень важен правильный контроль охлаждения.
7. Проверка после сварки: проверьте качество и целостность сварки. В зависимости от отделки сварки могут потребоваться дополнительные процессы отделки, такие как шлифовка, полировка или нанесение покрытия.
Прочна ли лазерная сварка?
Да, лазерная сварка считается прочным и надежным методом сварки. Причины, по которым лазерная сварка является прочным процессом сварки, приведены ниже.
• Точность и контроль
Точный контроль параметров сварки, таких как мощность, скорость и фокусировка, позволяет поддерживать постоянство свойств сварки и материала. Это приводит к прочным сварным соединениям.
• Минимальная зона термического влияния (ЗТВ)
Концентрированные лучи обеспечивают минимальную зону термического влияния. Это снижает термическую деформацию, остаточные напряжения и ослабление материала. Следовательно, механические свойства сварного соединения часто превосходят те, которые достигаются при использовании других методов сварки.
• Глубокое проникновение
Лазерная сварка позволяет достичь глубокого проникновения с высоким соотношением сторон. Сварка толстых материалов становится более доступной для этого. Она повышает структурную целостность соединения.
• Высокая плотность энергии
Высокая плотность энергии обеспечивает эффективное плавление и сплавление материалов. Это приводит к прочной металлургической связи. Высокая плотность энергии также позволяет сваривать сталь и цветные сплавы.
• Бесконтактный процесс
Лазерная сварка сводит к минимуму физическую деформацию и загрязнение свариваемых материалов, поскольку является бесконтактным методом сварки.
Плюсы и минусы
Лазерная сварка — универсальный и полезный процесс для широкого спектра сварочных работ. Тем не менее, иногда она не обеспечивает необходимого результата по сравнению с другими методами сварки. Давайте рассмотрим сильные и слабые стороны лазерной сварки бок о бок.
Плюсы | Минусы |
---|---|
Обеспечивает высокоточную и контролируемую сварку, идеально подходит для сложных и деликатных деталей. | Первоначальные инвестиции в оборудование для лазерной сварки относительно высоки по сравнению с традиционными методами сварки. |
Может сваривать широкий спектр материалов, включая металлы, пластики и разнородные материалы. | Может не подходить для очень толстых материалов или материалов с сильно отражающими поверхностями, которые могут отражать или рассеивать лазерный луч. |
Уменьшает термическую деформацию и повреждение материала, сохраняя механические свойства окружающего материала. | Прямая видимость лазерного луча ограничивает его применение в сварных соединениях, которые труднодоступны или имеют сложную геометрию. |
Возможность высокоскоростной сварки, что повышает производительность и сокращает время производства. | |
Позволяет получать прочные сварные швы на толстых материалах с высоким соотношением сторон, часто за один проход. | |
Легко интегрируется в автоматизированные производственные системы, повышая эффективность и согласованность |
Как преодолеть ограничения лазерной сварки!
Лазерная сварка может быть прекрасной возможностью, если ее правильно использовать. Да, она имеет определенные ограничения, но вы можете преодолеть большинство из них. Итак, как это сделать?
Высокая стоимость оборудования
• Проведите тщательный анализ затрат и выгод. Рассмотрите долгосрочную экономию от повышения производительности.
• Изучите варианты финансирования или лизинга.
• Начните с минимальных инвестиций в машину. Постепенно увеличивайте инвестиции.
Материальные ограничения
• Используйте покрытия или поверхностную обработку на отражающих материалах. Это увеличит поглощение лазера и уменьшит проблемы с отражением.
• Оптимизируйте параметры лазера для лучшего соответствия свойствам и толщине материала.
• Сочетайте лазерную сварку с другими методами сварки (например, MIG или TIG).
Ограниченная совместная доступность
• Использование роботизированных рук и автоматизированных систем обеспечит доступ к труднодоступным суставам.
• Разработка индивидуальных приспособлений и кондукторов.
• Используйте многокоординатные лазерные сварочные системы
Кроме того, постепенное внедрение существующих продуктов, проведение оценки совместимости и запуск пилотных проектов могут повысить эффективность машины и заметно снизить ограничения.
Лазерная сварка против MIG
Особенности | Лазерная сварка | MIG |
---|---|---|
Источник тепла | Лазерный луч | Электрическая дуга |
Точность | Очень высоко | Умеренная |
Зона термического влияния | Минимальные | больше |
Скорость сварки | Высокий | От умеренного до низкого |
Проникновение | Глубокий, часто однопроходный | Хорошо, может потребоваться несколько проходов |
Совместимость материалов | Широкий ассортимент, включая трудносвариваемые | Широкий спектр, распространенные металлы |
брызгать | От минимального до нулевого | Образует брызги |
Стоимость оборудования | Высокий | Опустите |
Требование навыков | Требуется высокая специализированная подготовка | Умеренный, легче усваивается |
Совместная доступность | Требуется прямая видимость | Более гибкий |
автоматизация | Легко автоматизируется | Менее легко автоматизировать |
Безопасность | Значительные опасности от мощных лазеров | Требует мер предосторожности, но в целом безопаснее |
Лазерная сварка против TIG
аспекты | Лазерная сварка | Сварка ВИГ |
---|---|---|
Точность и контроль | Чрезвычайно высокая точность, идеально подходит для сложных и автоматизированных процессов | Высокая точность с ручным управлением, идеально подходит для детальных и высококачественных сварных швов. |
Зона термического влияния (ЗТВ) | Минимальная зона термического влияния, уменьшающая термическую деформацию и сохраняющая свойства материала | Минимизирует зону термического влияния, но не так эффективно, как лазерная сварка |
Скорость | Высокоскоростная сварка повышает производительность | Более низкая скорость сварки снижает производительность |
Гибкость | Подходит для широкого спектра материалов, включая металлы, пластики и разнородные материалы. | Отлично подходит для различных металлов, особенно цветных, но менее универсален для пластика. |
Требование навыков | Требует специальной подготовки и опыта | Требуются значительные навыки и опыт для достижения наилучших результатов. |
Цена | Высокая первоначальная стоимость оборудования | Умеренная стоимость оборудования, выше, чем у некоторых других методов |
Процесс подачи заявки | Идеально подходит для высокоточного, автоматизированного и крупносерийного производства. | Лучше всего подходит для высококачественной сварки и ручного управления, например, в аэрокосмической, автомобильной промышленности и художественной металлообработке. |