Co to jest spawanie laserowe?
Spawanie laserowe to zaawansowana technika łączenia dwóch lub więcej kawałków tworzyw termoplastycznych i metali za pomocą silnie skupionej wiązki laserowej w zakresie widzialnym/podczerwonym. System laserowy stosowany w tej technice to wysoce skoncentrowane źródło ciepła/energii, które umożliwia wytwarzanie głębokich spoin laserowych w celu lutowania metalowych elementów. system spawania laserowego został wynaleziony w 1988 roku przez Jonesa i jego zespół do zastosowań przemysłowych.
Wiązka lasera termicznego jest bardzo skupiona, dzięki czemu nie uszkadza pobliskich metalowych elementów. Dzięki temu cienkiemu ognisku, technika ta zapewnia nieskazitelne i estetyczne wykończenie spoin. Co więcej, spawanie laserowe pozwala na spawanie elementów o grubości nawet kilku milimetrów.
Technika ta jest znana w zastosowaniach spawalniczych wymagających dużej precyzji wykonania.
Proces spawania laserowego przebiega szybko, ponieważ nie wymaga stosowania dodatkowych materiałów spawalniczych do łączenia metali. Jednak ten dodatkowy materiał jest często wymagany w tradycyjnych technikach spawania, takich jak spawanie metodą MIG (metal w osłonie gazów obojętnych) i TIG (wolfram w osłonie gazów obojętnych).
Technika spawania laserowego ma zastosowanie do metali takich jak aluminium, stal i tytan, a także metali szlachetnych, takich jak srebro i złoto. Dzięki możliwości obróbki różnych metali i precyzyjnej konstrukcji, technika ta pozwala na wytwarzanie delikatnych i bardzo precyzyjnych elementów. Co więcej, techniki spawania laserowego są bardzo korzystne w zastosowaniach trudno dostępnych dla ludzi, czyli w miejscach o ograniczonym dostępie.
Wszystkie te funkcje będą znacznie łatwiejsze do zrozumienia po zapoznaniu się z tym, co dzieje się wewnątrz spawarki laserowej. Jak to możliwe, że wyniki są dokładne i skupione? Jak mała wiązka tworzy tak silne połączenie? Aby pogłębić tę wiedzę, należy zagłębić się w szczegóły techniczne procesu, który stoi za tą zaawansowaną techniką spawania laserowego.
Technika spawania laserowego
Technika spawania laserowego działa w dwóch trybach. Pierwszy to spawanie z oczkiem, a drugi to spawanie z ograniczoną przewodnością. Tryb spawania zależy od materiału obrabianego przedmiotu i gęstości mocy, z jaką wiązka uderzy w przedmiot. Przeczytaj poniższe informacje, aby zrozumieć cechy tych dwóch trybów i różnice między nimi.
- Tryb spawania dziurkowego
Producenci preferują spawanie metodą „dziurki od klucza”, ponieważ charakteryzuje się ono wysoką gęstością mocy, a większość metali spawa się idealnie wiązką laserową o wysokiej gęstości energii. Ta wysoka gęstość mocy wiązki laserowej jest uzyskiwana poprzez mechanizm „dziurki od klucza”.
Początkowo spawarka jest precyzyjnie ukierunkowana na element obrabiany, w którym ma zostać wykonane połączenie. Na początku procesu urządzenie laserowe wytwarza wiązkę laserową o wysokiej gęstości. Należy pamiętać, że gęstość jest wystarczająco wysoka, aby nie tylko stopić metalowy element, ale nawet odparować jego materiał. Gdy laser wchodzi w element obrabiany i go odparowuje, powstaje mała wnęka zwana wnęką z otworem klucza. Wnęka ta ulega jonizacji pod wpływem skupionej wiązki o wysokiej energii, co powoduje powstawanie plazmy, dodatkowo wspomagając proces, zapobiegając zapadaniu się ścianek wnęki. Przez tę wnękę przechodzi inny metal lub element do połączenia. Wiązka energii o wysokiej intensywności i plazma ostatecznie łączą dwa elementy, tworząc spoinę.
- Tryb spawania z ograniczonym przewodnictwem
Ten tryb wiązki laserowej jest zazwyczaj rzadko używany, ponieważ nie jest w stanie przeniknąć do materiału. Wiązka laserowa w tym trybie charakteryzuje się mniejszą gęstością mocy, co oznacza brak wytwarzania plazmy. Z tego powodu wiązka nie jest wystarczająco pobudzona, aby wniknąć głębiej w powierzchnię i zapewnić głębokie spoiny. Dlatego ten tryb laserowy jest używany wyłącznie do wykonywania skomplikowanych spoin powierzchniowych i jest preferowany w zastosowaniach wymagających precyzyjnego łączenia powierzchni.
Co to jest spawanie MIG?
MIG to skrót od Metal Inert Gas (Metal Inert Gas). Technika ta jest często nazywana tradycyjną techniką spawania. W spawaniu MIG prąd elektryczny i dodatkowy materiał spawalniczy pomagają połączyć ze sobą spawane elementy. Ta tradycyjna technika spawania została po raz pierwszy wynaleziony w latach dwudziestych XIX wieku do spawania metali nieżelaznych.
MIG to podtyp lub podproces spawania łukowego elektrodą otuloną (GMA), w którym elementy spawane są łączone za pomocą prądu spawania i materiału dodatkowego (dodatkowego metalu). Gazem używanym w tym typie spawania jest gaz obojętny, hel, argon, azot lub ich kombinacja.
Ta technika spawania sprawdza się najlepiej w przypadku metali nieżelaznych, takich jak miedź, tytan, magnez i ich stopy. Jednak wraz z postępem technologicznym sprawdza się również w przypadku niektórych innych metali, takich jak aluminium.
Ten tradycyjny proces spawania wymaga od spawacza odpowiednich środków ostrożności i procedur bezpieczeństwa, aby zapewnić bezpieczeństwo procesu. Spawane metale nie pozostawiają na powierzchni zbyt dużego brudu, dzięki czemu obrabiany element jest często schludny i czysty, ale nie bardziej niż powierzchnia po spawaniu laserowym. (Szczegółowe porównanie spawania laserowego i MIG znajduje się w dalszej części artykułu).
Ta technika spawania czasami skutkuje głębszą lub niepełną penetracją ze względu na zbyt duży przepływ prądu.
Być może znasz już proces spawania, ale zastanawiasz się, gdzie w tym procesie wykorzystywany jest gaz obojętny. W jaki sposób strumień prądu łączy dwa metale? Aby zrozumieć szczegóły, przyjrzyjmy się bliżej procesowi spawania metodą MIG.
Technika spawania MIG
Spawanie metodą MIG wymaga dużej ilości energii elektrycznej i prądu, aby zapewnić skuteczne spawanie przedmiotu obrabianego. Zjawisko zwarcia występuje między ujemną katodą a dodatnią anodą. Dodatkowy materiał spawalniczy, drut elektrodowy, pełni funkcję dodatniej anody. Natomiast metal rodzimy lub spawany przedmiot pełni funkcję ujemnej katody. Pomiędzy tymi dwoma materiałami spawalniczymi powstaje łuk elektryczny, zwany zwarciem. Ta uznana technika spawania elektrycznego pomaga w stopieniu drutu elektrodowego (dodatkowego materiału dodatkowego). Następnie ten stopiony materiał osadza się między spawanymi przedmiotami. Stopiony materiał dodatkowy po ostygnięciu i zestaleniu działa jak spoiwo, łącząc dwa elementy spawane w spoinę.
Gaz obojętny w tym przypadku działa w rzeczywistości jako gaz osłonowy Aby chronić jeziorko spawalnicze. Pomaga zapobiegać reakcji stopionego materiału dodatkowego z azotem lub tlenem w otoczeniu lub w metalowych częściach. Załóżmy, że nie jest stosowany gaz osłonowy. W takim przypadku powstanie otwór w wyniku reakcji między materiałem a tlenem, powodując nadmierne odpryski, co może wpłynąć na wykończenie przedmiotu obrabianego.
Spawanie laserowe a spawanie metodą MIG: rzeczywiste, widoczne różnice
Skoro już wiesz, jak działa spawanie laserowe i spawanie metodą MIG, poznajmy główne różnice między nimi, aby dowiedzieć się, która metoda sprawdza się najlepiej w danym zastosowaniu. Poniżej stworzyliśmy tabelę porównawczą, która pomoże Ci lepiej zrozumieć różnice:
| Spawanie laserowe | Spawanie MIG |
| Metale można spawać bezpośrednio, bez konieczności wcześniejszego przygotowania | Technika tradycyjna i stara |
| Nadaje się do cienkich materiałów o grubości <1 mm | Działa dobrze w przypadku metali o grubości >1 mm |
| Zapewnia gładkie i schludne wykończenie | Daje niezły wygląd |
| Szybka prędkość spawania | Relatywnie wolniejsza prędkość spawania |
| Nie wymaga dodatkowego czyszczenia powierzchni | Wymaga czyszczenia powierzchni, aby uzyskać równie schludny wygląd |
| Łatwy w obsłudze | Proces złożony i wymagający większej uwagi |
| Nie potrzeba żadnych dodatkowych materiałów eksploatacyjnych | Wymaga dodatkowego zużycia spoiwa |
| Wykorzystuje silnie skoncentrowany, podgrzewany laser | Wykorzystuje prąd elektryczny do spawania |
| Droga procedura | Stosunkowo przystępne |
| Równie skuteczny w przypadku różnych metali | Zalecany do metali nieżelaznych, dobrze sprawdza się przy innych metalach |
| Metale można spawać bezpośrednio, bez konieczności wcześniejszego przygotowania | Metale wymagają wstępnego czyszczenia ręcznego, aby pozbyć się ewentualnych zanieczyszczeń |
| Można go stosować do przedmiotów obrabianych w pozycji podwieszonej lub pionowej | Nie działa dobrze, jeśli przedmiot obrabiany znajduje się w pozycji pionowej ze względu na płynność topiącego się wypełniacza |
| Duży stosunek głębokości do szerokości spoiny | Niski stosunek głębokości do szerokości spoiny |
| Mniejsza emisja ciepła i energii | Wysoka emisja ciepła i energii |
| Bezpieczny w użyciu dzięki niezwykle skupionej wiązce laserowej | Może być niebezpieczny i powodować oparzenia ze względu na wrażliwość na ciepło |
| Niewielkie lub żadne uszkodzenie przedmiotu obrabianego | Możliwe odkształcenie przedmiotu obrabianego w strefie wpływu ciepła na skutek przenoszenia ciepła |
| Nadaje się do spawania przedmiotów luksusowych | Tylko do wykonywania ogólnych spoin |
| Najlepiej stosować w miejscach niedostępnych | Najlepiej nadaje się do powierzchni otwartych |
W powyższej tabeli porównaliśmy spawanie laserowe ze spawaniem metodą MIG. To porównanie pozwala lepiej zrozumieć, który tryb wybrać w swoich zadaniach spawalniczych. Jedną z głównych wad spawania laserowego jest jego wysoki koszt, ale warto pamiętać, że inwestycja jest warta swojej ceny. Jeśli jednak materiał obrabiany jest kompatybilny ze spawaniem metodą MIG, może ono również dać dobre rezultaty. Dlatego spawanie laserowe nie będzie dobrym rozwiązaniem, jeśli cena jest ważniejsza niż efekt końcowy. Natomiast spawanie skomplikowanych materiałów, takich jak luksusowe ozdoby, metodą MIG spowoduje jedynie słabe i słabe wykończenie. Podejmij najlepszą decyzję, kierując się własnym rozsądkiem.
Zalety i wady spawania laserowego
Niewątpliwie laser to zaawansowana technologia spawania, ale ma wady, na które często nie zwraca się należytej uwagi. Przyjrzyjmy się widocznej liście zalet i wad tej techniki:
Zalety spawania laserowego
Oto lista zalet spawania laserowego:
- Nadaje estetyczny, schludny wygląd
- Najlepiej stosować w zastosowaniach, w których ważna jest higiena, np. w sprzęcie medycznym
- Zapewnia produktywne i wytrzymałe spoiny
- Przydatne w miejscach, w których człowiek nie może interweniować (niedostępne obszary dla ludzi)
Wady spawania laserowego
Oto lista wad spawania laserowego:
- Drogi, ponieważ system spawania laserowego jest drogi
- Mniejsza tolerancja szczeliny
Zalety i wady spawania metodą MIG
Chociaż spawanie metodą MIG jest dość starą metodą w porównaniu ze spawaniem laserowym, niesie ze sobą szereg korzyści. Przyjrzyjmy się zaletom i wadom tej techniki:
Zalety spawania metodą MIG
Oto lista zalet spawania metodą MIG:
- Zapewnia solidne i trwałe spoiny
- Mniejsze rozpryski, jeśli proces zostanie wykonany prawidłowo
- Przyjazny dla budżetu
Wady spawania metodą MIG
Oto lista wad spawania metodą MIG:
- Podatne na zanieczyszczenia i odkształcenia termiczne
- Materiał wymaga ciągłej konserwacji
- Niebezpieczne ze względu na przenoszenie ciepła, dlatego wymaga ochrony
Spawanie laserowe czy MIG: które jest lepsze?
Teraz nadchodzi ostatnia część, która może być trudna, jeśli dopiero zaczynasz przygodę ze spawalnictwem i nie wiesz, którą opcję wybrać.
Przy wyborze techniki spawania zalecamy zagłębienie się w szczegóły i zadanie sobie kilku pytań:
- Jaki materiał będziesz spawać?
- W jakim zastosowaniu będzie używany przedmiot obrabiany?
- Czy martwi Cię wygląd estetyczny materiału?
- Ile masz budżetu?
Po uzyskaniu odpowiedzi na te pytania, porównaj je z powyższą tabelą różnicową między spawaniem laserowym a spawaniem metodą MIG. Na przykład, jeśli metal ma być wykorzystywany do produkcji biżuterii, zastosuj spawanie laserowe. Jeśli estetyka nie jest dla Ciebie priorytetem i zależy Ci na niedrogim procesie, wybierz spawanie metodą MIG. Podobnie, zagłęb się w szczegóły, zbadaj materiał, zapoznaj się z procedurami spawania i dobierz metodę do swoich warunków.
Wniosek
Spawanie laserowe i spawanie MIG to dwie popularne metody spawania. Obie mają swoje zalety i wady. Jeśli nie masz pewności, którą wybrać dla swojego projektu, skontaktuj się z nami, aby otrzymać natychmiastową wycenę. Baison jest jednym z wiodących producentów laserów światłowodowych w Chinach. Pomożemy Ci wybrać metodę spawania najlepiej odpowiadającą Twoim potrzebom.
