Lāzera staru metināšana
Lāzera staru metināšana ir augstas efektivitātes un ļoti precīza metināšanas metode, kurā kā siltuma avotu izmanto augsta enerģijas blīvuma lāzera staru. Metināšanu var veikt ar nepārtrauktiem vai impulsveida lāzera stariem. Saskaņā ar lāzera metināšanas principiem procesus var iedalīt divās daļās: siltumvadītspējas metināšana un lāzera dziļmetināšana. Jaudas blīvums zem 104 ~ 105 W/cm2 attiecas uz siltumvadītspēju metināšanu. Šajā gadījumā iespiešanās dziļums ir mazs un metināšanas ātrums ir mazs; ja jaudas blīvums ir lielāks par 105 ~ 107 W/cm2, siltuma ietekmē metāla virsma veido "caurumu", veidojot dziļo iespiešanās metināšanu.
Apkalpošana
Ātra metināšanas ātruma un liela malu attiecības iezīmes
Lāzera staru metināšanā materiālu savienošanai parasti tiek izmantoti nepārtraukti lāzera stari. Metalurģiskais fizikālais process ir ļoti līdzīgs elektronu staru metināšanai, proti, enerģijas pārveidošanas mehānismu papildina "atslēgas cauruma" struktūra.
Pietiekami lielas jaudas blīvuma lāzera starojuma ietekmē materiāls iztvaiko un veido mazus caurumus. Šis mazais, ar tvaiku piepildītais caurums ir kā melns ķermenis, kas absorbē gandrīz visu krītošā stara enerģiju. Līdzsvara temperatūra dobumā ir aptuveni 2500 °C. Siltums tiek pārnests no augstas temperatūras dobuma ārējās sienas, izkausējot metālu ap dobumu. Mazie caurumi ir piepildīti ar augstas temperatūras tvaiku, kas rodas, nepārtraukti iztvaikojot sienas materiālam gaismas stara ietekmē.
Mazo caurumu 4 sienas ieskauj izkausēto metālu, un šķidrais metāls ieskauj cieto materiālu. (Vairumā tradicionālo metināšanas procesu un lāzervadīšanas metināšanas enerģija vispirms (nogulsnējas uz sagataves virsmas un pēc tam tiek transportēta uz iekšpusi ar pārnesi) tiek izmantota, lai pārvietotu to uz iekšpusi. Šķidruma plūsma ārpus cauruma sienas un sienas slāņa virsmas spraigums atbilst nepārtraukti ģenerētajam tvaika spiedienam cauruma dobumā un uztur dinamisko līdzsvaru. Gaismas stars nepārtraukti ieplūst mazajā caurumā, un materiāls ārpus mazā cauruma nepārtraukti plūst. Gaismas staram pārvietojoties, mazais caurums vienmēr atrodas stabilā plūsmas stāvoklī.
Tas nozīmē, ka mazais caurums un to ieskaujošais izkausētais metāls virzīsies uz priekšu ar vadošā stara ātrumu uz priekšu. Izkausētais metāls aizpilda mazā cauruma atstāto spraugu un pēc tam kondensējas, izveidojot metinājumu. Visi iepriekš minētie procesi notiek tik ātri, ka metināšanas ātrums var viegli sasniegt vairākus metrus minūtē.
1. Lāzerstaru metināšana ir kausēšanas metināšana, kurā kā enerģijas avotu izmanto lāzera staru, kas iedarbojas uz metināto savienojumu.
2. Lāzera staru var vadīt ar plakanu optisko elementu (piemēram, spoguli), un pēc tam staru projicē uz metinājuma šuves ar atstarojošu fokusēšanas elementu vai lēcu.
3. Lāzera staru metināšana ir bezkontakta metināšana. Darbības laikā nav nepieciešams spiediens, bet ir nepieciešama inerta gāze, lai novērstu izkausētā metāla oksidēšanos. Reizēm tiek izmantots pildmetāls.
4. Lāzera staru metināšanu var apvienot ar MIG metināšanu, lai izveidotu lāzera MIG kompozītmetināšanu, kas nodrošina lielu iespiešanās metināšanu, savukārt siltuma padeve ir ievērojami samazināta salīdzinājumā ar MIG metināšanu.
Aplikācijas
Lāzermetināšanas iekārta tiek plaši izmantota tādās augstas precizitātes ražošanas jomās kā automobiļi, kuģi, lidmašīnas un ātrgaitas dzelzceļš. Tā ir ievērojami uzlabojusi cilvēku dzīves kvalitāti un arī veicinājusi sadzīves tehnikas nozares attīstību precīzās inženierijas virzienā.
Plazmas loka metināšana
Plazmas loka metināšana ir kausēšanas metināšanas metode, kurā kā metināšanas siltuma avotu izmanto plazmas loka augsta enerģijas blīvuma staru kūli. Metināšanas laikā jonu gāze (kas veido jonu loku) un aizsarggāze (lai aizsargātu izkausēto vannu un metināšanas šuvi no gaisa kaitīgās ietekmes) ir tīrs argons. Plazmas loka metināšanā izmantotie elektrodi parasti ir volframa elektrodi, un dažreiz tie ir jāpiepilda ar metālu (metināšanas stiepli). Parasti tiek izmantota līdzstrāvas pozitīvā savienojuma metode (volframa stienis ir savienots ar negatīvo elektrodu). Tāpēc plazmas loka metināšana būtībā ir metināšana ar volframa gāzes aizsarggāzi ar kompresijas efektu.
Plazmas loka metināšanai ir raksturīga enerģijas koncentrācija, augsta produktivitāte, liels metināšanas ātrums, maza sprieguma deformācija un stabila elektriskā izolācija, un tā ir piemērota plānu plākšņu un kārbu materiālu metināšanai. Tā ir īpaši piemērota dažādiem ugunsizturīgiem, viegli oksidējamiem un karstumjutīgiem metāla materiāliem (piemēram, volframam, molibdēnam, varam, niķelim, titānam utt.).
Gāze tiek disociēta loka karsēšanas rezultātā un saspiesta, lielā ātrumā plūstot cauri ar ūdeni dzesējamai sprauslai, palielinot enerģijas blīvumu un disociācijas pakāpi, veidojot plazmas loku. Tās stabilitāte, siltumspēja un temperatūra ir augstāka nekā parastajai lokam, tāpēc tai ir lielāka iespiešanās spēja un metināšanas ātrums. Plazmas loka veidojošā gāze un ap to esošā aizsarggāze parasti izmanto tīru argonu. Atkarībā no dažādu sagatavju materiāla īpašībām dažkārt izmanto hēliju, slāpekli, argonu vai abu maisījumu.
Apkalpošana
1. Ar mikrostaru plazmas loka metināšanu var metināt folijas un plānas plāksnes.
2. Ar neliela cauruma efektu tas var labāk realizēt vienpusēju metināšanu un divpusēju brīvo formēšanu.
3. Plazmas lokam ir augsts enerģijas blīvums, augsta loka kolonnas temperatūra un spēcīga iespiešanās spēja. Tas var sasniegt 1012mm Biezs tērauds bez slīpmetināšanas. To var metināt, izmantojot divpusēju formēšanu vienlaikus. Metināšanas ātrums ir liels, produktivitāte ir augsta, un sprieguma deformācija ir maza.
4. Iekārta ir samērā sarežģīta, gāzes patēriņš ir liels, grupai ir stingras prasības attiecībā uz sagataves tīrību un tīrību, un tā ir piemērota tikai iekštelpu metināšanai.
Aplikācijas
Plazmas metināšana ir viens no svarīgākajiem rūpnieciskās ražošanas līdzekļiem, īpaši vara un vara sakausējumu, titāna un titāna sakausējumu, leģētā tērauda, nerūsējošā tērauda, molibdēna un citu kosmosa metālu metināšanai, ko izmanto militārajās un citās progresīvās nozarēs, piemēram, noteikta veida raķešu apvalku ražošanā no titāna sakausējuma un daļēju plānsienu konteineru ražošanā lidmašīnās.
Izmaksas, uzturēšana un darbības efektivitāte
Daži faktori, kas saistīti ar tehnoloģiju izvēles salīdzināšanu starp lāzerstaru metināšanu un plazmas loka metināšanu rūpnieciskiem lietojumiem, ir izmaksas, apkope un darbības efektivitāte.
Izmaksu analīze
Lāzera staru metināšanai ir nepieciešami lieli sākotnējie ieguldījumi, jo iekārtas ir sarežģītākas salīdzinājumā ar plazmas loka metināšanu. Vispārējo rūpniecisko lāzera metināšanas sistēmu vērtība parasti pārsniedz $200,000 XNUMX, savukārt plazmas loka metināšanas sistēmu izmaksas ir aptuveni $10,000 līdz $50,000. Tomēr LBW ir potenciāls ievērojamiem ilgtermiņa izmaksu ietaupījumiem, pateicoties palielinātajiem apstrādes ātrumiem, kā arī minimālajai nepieciešamajai pēcmetināšanas apdarei. Plazmas metināšanai varētu būt augstākas palīgmateriālu izmaksas turpmākai darbībai.
Apkopes prasības
Tā kā palīgmateriāli, piemēram, elektrodi un gāzes sprauslas, nolietojas biežāk, plazmas loka metināšanas sistēmām parasti ir nepieciešama biežāka apkope. Turpretī lāzera metināšanas sistēmām ir nepieciešams mazāk palīgmateriālu, taču to optikai un lāzera avotiem ir nepieciešama regulāra tīrīšana un atkārtota kalibrēšana. Pareizi apkopti lāzera avoti var kalpot vairāk nekā 20,000 stundas ar īsāku dīkstāves laiku. Plazmas sistēmām, lai arī vienkāršākas, var būt biežāki darbības pārtraukumi, jo palīgmateriāli nolietojas.
Darbības efektivitāte
Lāzera metināšanas metodes ir daudz ātrākas un precīzākas, sasniedzot ātrumu līdz pat 10 metriem minūtē uz plāniem materiāliem, tāpēc tās ir ļoti ideāli piemērotas masveida ražošanai. Tā arī rada ļoti sīkas termiski ietekmētās zonas, tādējādi minimāli deformējot materiālu un uzlabojot produkta kvalitāti. Plazmas metināšana ir efektīva biezākos materiālos, lai gan ar mazāku ātrumu, bieži vien nepieciešamas papildu apdares, lai attīrītu metinājuma šuves, piemēram, slīpēšana.
Lai gan lāzerstaru metināšanai sākotnēji ir nepieciešamas lielākas investīcijas, tās efektivitāte un retāka apkope ilgtermiņā bieži vien nodrošina izmaksu ieguvumus, īpaši lietojumos, kuriem nepieciešama augsta precizitāte. Plazmas loka metināšana joprojām ir piemērota mazāk sarežģītiem darbiem un mazākām operācijām.
