Lasersädehitsaus
Lasersädehitsaus on tehokas ja erittäin tarkka hitsausmenetelmä, jossa lämmönlähteenä käytetään korkean energiatiheyden lasersädettä. Hitsaus voidaan tehdä jatkuvalla tai pulssisäteellä laser. Laserhitsauksen periaatteiden mukaan prosessit voidaan jakaa edelleen kahteen: lämmönjohtavaan hitsaukseen ja lasersyvyhitsaukseen. Tehon tiheys alle 104 ~ 105 W/cm2 viittaa lämmönjohtavaan hitsaukseen. Tuolloin tunkeutumissyvyys on matala hitsausnopeudella; kun tehotiheys on suurempi kuin 105 ~ 107 W /cm2, lämpövaikutuksen alaisena metallipinta muuttaa syvennyksen "reikään" muodostaen syvän tunkeutumishitsauksen.
Ominaisuudet
Nopea hitsausnopeus ja suuri kuvasuhde
Lasersädehitsauksessa käytetään yleensä jatkuvia lasersäteitä materiaalien liittämiseen. Metallurginen fysikaalinen prosessi on hyvin samanlainen kuin elektronisuihkuhitsaus, eli energian muunnosmekanismi täydentyy "avaimenreikä"-rakenteella.
Riittävän suuren tehotiheyden lasersäteilytyksessä materiaali haihtuu ja muodostaa pieniä reikiä. Tämä pieni höyryllä täytetty reikä on kuin musta kappale, joka imee lähes kaiken tulevan säteen energian. Tasapainolämpötila ontelossa on noin 2500C. Lämpö siirtyy korkean lämpötilan ontelon ulkoseinästä sulattaen onteloa ympäröivän metallin. Pienet reiät täytetään korkean lämpötilan höyryllä, joka syntyy seinämateriaalin jatkuvasta haihduttamisesta valonsäteen alla.
Pienten reikien 4 seinää ympäröivät sulaa metallia ja nestemäinen metalli ympäröi kiinteää materiaalia. (Useimmissa tavanomaisissa hitsausprosesseissa ja laserjohdehitsauksessa energia on 1. (laskeutuu työkappaleen pinnalle, sitten siirretään sisälle). Nestevirtaus reiän seinämän ulkopuolella ja seinäkerroksen pintajännitys ovat sopusoinnussa reiän materiaalin ulkopuolella jatkuvasti syntyvän höyrynpaineen kanssa ja ylläpitävät dynaamista tasapainoa. virtaava Kun valonsäde liikkuu, pieni reikä on aina vakaassa virtaustilassa.
Toisin sanoen pieni reikä ja reikää ympäröivä sula metalli liikkuvat eteenpäin etusäteen eteenpäinnopeudella. Sula metalli täyttää pienen reiän jättämän raon ja tiivistyy ja muodostuu hitsi. Kaikki yllä oleva prosessi tapahtuu niin nopeasti, että hitsausnopeus voi helposti nousta useisiin metreihin minuutissa.
1. Lasersädehitsaus on sulahitsausta, joka käyttää lasersädettä energialähteenä ja iskee hitsausliitokseen.
2. Lasersäde voidaan ohjata litteällä optisella elementillä (kuten peilillä), jonka jälkeen säde heijastetaan hitsaussaumaan heijastavan tarkennuselementin tai linssin avulla.
3. Lasersädehitsaus on kosketuksetonta hitsausta. Toiminnan aikana ei tarvita painetta, mutta inerttiä kaasua tarvitaan estämään sulan altaan hapettumista. Täytemetallia käytetään toisinaan.
4. Lasersädehitsaus voidaan yhdistää MIG-hitsaukseen laser-MIG-komposiittihitsauksen muodostamiseksi suuren tunkeumahitsauksen saavuttamiseksi, samalla kun lämmöntuotto on huomattavasti pienempi verrattuna MIG-hitsaukseen.
Sovellukset
Laserhitsauskonetta käytetään laajalti sellaisilla korkean tarkkuuden valmistusaloilla kuin autot, laivat, lentokoneet ja suurnopeusjunat. Se paransi suuresti ihmisten elämänlaatua ja vei kodinkoneteollisuuden tarkkuussuunnitteluun.
Plasmakaarihitsaus
Plasmakaarihitsauksella tarkoitetaan sulahitsausmenetelmää, jossa käytetään suuren energiatiheyden plasmakaarisädettä hitsauslämmönlähteenä. Hitsauksen aikana ionikaasu (joka muodostaa ionikaaren) ja suojakaasu (sulan altaan ja hitsaussauman suojaamiseksi ilman haitallisilta vaikutuksilta) ovat puhdasta argonia. Plasmakaarihitsauksessa käytettävät elektrodit ovat yleensä volframielektrodeja ja joskus ne on täytettävä metallilla (hitsauslangalla). Yleensä käytetään DC-positiivista liitäntämenetelmää (volframitanko on kytketty negatiiviseen elektrodiin). Siksi plasmakaarihitsaus on olennaisesti volframikaasulla suojattua hitsausta, jolla on puristusvaikutus.
Plasmakaarihitsauksella on energiapitoisuuden, korkean tuottavuuden, nopean hitsausnopeuden, pienen jännityksen muodonmuutoksen ja vakaan sähköeristyksen ominaisuudet, ja se soveltuu ohuiden levyjen ja laatikkomateriaalien hitsaukseen. Se soveltuu erityisen hyvin erilaisiin tulenkestäviin, helposti hapettuviin ja lämpöherkkiin metallimateriaaleihin (kuten volframi, molybdeeni, kupari, nikkeli, titaani jne.).
Kaasu dissosioituu kaaren kuumentuessa ja puristuu kokoon kulkiessaan vesijäähdytetyn suuttimen läpi suurella nopeudella, mikä lisää energiatiheyttä ja dissosiaatioastetta muodostaen plasmakaaren. Sen stabiilius, lämpöarvo ja lämpötila ovat korkeammat kuin yleinen kaari, joten sillä on suurempi tunkeutuminen ja hitsausnopeus. Plasmakaaren muodostavassa kaasussa ja sitä ympäröivässä suojakaasussa käytetään yleensä puhdasta argonia. Eri työkappaleiden materiaaliominaisuuksista riippuen jotkut käyttävät heliumia, typpeä, argonia tai molempien seosta.
Ominaisuudet
1. Mikrosädeplasmakaarihitsauksella voidaan hitsata kalvoja ja ohuita levyjä.
2. Pienellä reikävaikutuksella se voi paremmin toteuttaa yksipuolisen hitsauksen ja kaksipuolisen vapaan muovauksen.
3. Plasmakaarella on korkea energiatiheys, korkea kaaripylvään lämpötila ja vahva läpäisykyky. Se voi saavuttaa 10-12mm paksu teräs ilman viistehitsausta. Se voidaan hitsata kaksipuolisella muovauksella yhdellä kertaa. Hitsausnopeus on nopea, tuottavuus on korkea ja jännityksen muodonmuutos on pieni.
4. Laitteisto on suhteellisen monimutkainen, kaasun kulutus on suuri, ryhmällä on tiukat vaatimukset työkappaleen välyksestä ja puhtaudesta, ja se soveltuu vain sisätilojen hitsaukseen.
Sovellukset
Plasmahitsaus on tärkeä keino teollisessa tuotannossa, erityisesti kuparin ja kupariseoksen, titaanin ja titaaniseoksen, seosteräksen, ruostumattoman teräksen, molybdeenin ja muiden ilmailu- ja avaruusmetallien hitsauksessa, joita käytetään sotilas- ja muilla huippuluokan teollisuudenaloilla, kuten tietyn tyyppisten ohjusten ohutkuoren valmistuksessa.
Kustannukset, ylläpito ja toiminnan tehokkuus
Lasersädehitsauksen ja plasmakaarihitsauksen teknologiavaihtoehtojen vertailuun liittyviä tekijöitä teollisissa sovelluksissa ovat kustannukset, ylläpito ja toiminnan tehokkuus.
Kustannus analyysi
Lasersädehitsaus vaatii suuria alkuinvestointeja, koska laitteisto on monimutkainen verrattuna plasmakaarihitsaukseen. Yleisten teollisten laserhitsausjärjestelmien arvo vaihtelee yleensä ylöspäin $200,000, kun taas plasmakaarihitsausjärjestelmien kustannukset ovat jossain luokkaa $10,000 on $50,000. LBW:llä on kuitenkin potentiaalia merkittäviin kustannussäästöihin pitkällä aikavälillä lisääntyneiden käsittelynopeuksien ja minimaalisen hitsauksen jälkeisen viimeistelyn ansiosta. Plasmahitsauksella voi olla korkeammat kulutuskustannukset jatkuvassa käytössä.
Huoltovaatimukset
Koska kulutusosat, kuten elektrodit ja kaasusuuttimet, kuluvat useammin, plasmakaarihitsausjärjestelmät vaativat yleensä useammin huoltoa. Sitä vastoin laserhitsausjärjestelmät vaativat vähemmän kulutusosia, mutta niiden optiikka ja laserlähteet tarvitsevat satunnaista puhdistusta ja uudelleenkalibrointia. Oikein huollettuna laserlähteet voivat kestää yli 20,000 tuntia lyhyemmällä seisokkiajalla. Vaikka plasmajärjestelmät ovatkin yksinkertaisempia, ne voivat kohdata useammin keskeytyksiä, koska kulutusosat kuluvat.
Toiminnallinen tehokkuus
Laserin hitsaustekniikat ovat paljon nopeampia ja tarkempia, saavuttaen jopa 10 metrin nopeuden ohuilla materiaaleilla, joten ne sopivat erittäin hyvin massatuotantoon. Se tuottaa myös erittäin pieniä lämpövaikutuksia aiheuttavia vyöhykkeitä, mikä antaa minimaalisen materiaalin vääristymän, mikä parantaa tuotteen laatua. Plasmahitsaus on tehokasta paksummissa materiaaleissa, vaikkakin hitaammalla nopeudella, mikä vaatii usein lisäviimeistelyä hitsien puhdistamiseen, kuten hiontaan.
Vaikka lasersädehitsaus vaatii korkeampia investointikustannuksia etukäteen, sen tehokkuus ja harvempi huoltotarve tarjoavat usein kustannushyötyjä pitkällä aikavälillä, erityisesti suurta tarkkuutta vaativissa sovelluksissa. Plasmakaarihitsaus sopii edelleen vähemmän monimutkaisiin töihin ja pienempiin töihin.
