雷射光束焊接 VS 等離子弧焊

最後更新日期:2024-11-29 透過 5 Min 閱讀

雷射光束焊接 VS 等離子弧焊

雷射焊接和等離子焊接是世界上最受歡迎的金屬焊接解決方案,它們之間有什麼區別,讓我們開始比較雷射光束焊接和等離子弧焊接。

雷射束焊接

雷射光束焊接是一種以高能量密度雷射光束作為熱源的一種高效、高精度的焊接方法。焊接可以透過連續或脈衝雷射束來完成。根據雷射焊接原理,其製程可進一步分為熱傳導焊接和雷射深焊兩種。功率密度低於104~105W/cm2是指熱傳導焊接。此時熔深淺,焊接速度慢;當功率密度大於105~107W/cm2時,在熱作用下,金屬表面將凹進成「孔」狀,形成深熔焊。

雷射焊接

產品特性

焊接速度快、長徑比大的特點

雷射光束焊接一般採用連續雷射光束來完成材料的連接。其冶金物理過程與電子束焊接非常相似,即能量轉換機制是透過「匙孔」結構完成的。

在足夠高功率密度的雷射照射下,材料蒸發並形成小孔。這個充滿蒸氣的小孔洞就像一個黑體,吸收了幾乎所有入射光束的能量。腔內的平衡溫度約為2500C。熱量從高溫腔體的外壁傳遞,熔化腔體周圍的金屬。小孔內充滿了壁材在光束照射下不斷蒸發產生的高溫蒸氣。

小孔的四面牆包圍著熔融的金屬,液態金屬包圍著固體材料。 (在大多數常規焊接工藝和雷射傳導焊接中,能量都是先沉積在工件表面,然後透過傳遞的方式輸送到內部)。

也就是說,小孔和小孔周圍的熔融金屬將隨著前光束的前進速度而向前移動。熔融金屬充滿小孔留下的間隙,然後凝結,形成焊接。上述所有過程都發生得非常快,焊接速度很容易達到每分鐘幾公尺。

1.雷射束焊接是熔化焊接,它使用雷射光束作為能源,衝擊焊接接頭。

2.雷射光束可以透過平面光學元件(如鏡子)引導,然後用反射聚焦元件或透鏡將光束投射到焊接上。

3.雷射束焊接是非接觸式焊接。操作時不需要壓力,但需要惰性氣體以防止熔池氧化。偶爾使用填充金屬。

4.雷射束焊可與MIG焊結合形成雷射MIG複合焊,實現大熔深焊接,同時熱輸入較MIG焊大幅降低。

應用領域

雷射焊接機廣泛應用於汽車、船舶、飛機、高鐵等高精度製造領域。它大大提高了人們的生活質量,也推動了家電產業走向精密工程。

等離子弧焊

等離子弧焊是指採用等離子弧高能量密度束作為焊接熱源的熔焊方法。焊接時,離子氣體(形成離子電弧)和保護氣體(保護熔池和焊接免受空氣的有害影響)均為純氬氣。等離子弧焊所使用的電極一般為鎢電極,有時還需要填充金屬(焊絲)。一般採用直流正極接法(鎢棒接負極)。因此,等離子弧焊本質上是一種具有壓縮作用的鎢極氣體保護焊。

等離子弧焊

等離子弧焊具有能量集中、生產率高、焊接速度快、應力變形小、電氣隔離穩定等特點,適合焊接薄板、箱體材料。特別適用於各種難熔、易氧化、熱敏性金屬材質(如鎢、鉬、銅、鎳、鈦等)。

氣體受電弧加熱而離解,高速通過水冷噴嘴時被壓縮,能量密度和離解程度增加,形成等離子弧。其穩定性、發熱量、溫度均高於一般電弧,因此具有更大的熔深和焊接速度。形成等離子弧的氣體及其周圍的保護氣體一般都採用純氬氣。根據各種工件的材料特性,有些使用氦氣、氮氣、氬氣或兩者的混合物。

產品特性

1.微束等離子弧焊可焊接箔材及薄板。

2、具有小孔效果,可以更好地實現單面焊接和雙面自由成型。

3.等離子弧能量密度高,弧柱溫度高,穿透能力強。它可以實現10-12mm 厚鋼板無坡口焊。可雙面成型一次性焊接。焊接速度快,生產率高,應力變形小。

4.設備較複雜,氣體消耗量大,團體對工件的間隙清潔度要求嚴格,只適合室內焊接。

應用領域

等離子焊接是工業生產中的重要手段之一,特別適用於銅及銅合金、鈦及鈦合金、合金鋼、不銹鋼、鉬等航太金屬的焊接,用於軍事等尖端工業,如用鈦合金製造的某型飛彈外殼和飛機上部分薄壁容器等。

成本、維護和營運效率

與比較工業應用雷射光束焊接和等離子弧焊接之間的技術選擇相關的一些因素包括成本、維護和營運效率。

成本分析

與等離子弧焊相比,雷射光束焊接的設備比較複雜,因此需要較高的初始投資。一般工業雷射焊接系統的價值通常在 200,000 美元以上,而等離子弧焊接系統的成本在 10,000 美元到 50,000 美元之間。然而,由於加工速度加快以及所需的焊後精加工量減少,LBW 具有顯著的長期成本節約潛力。等離子焊接的持續運作可能會產生更高的消耗品成本。

維護要求

由於電極和氣體噴嘴等易損件磨損更頻繁,等離子弧焊接系統通常需要更頻繁的維護。相較之下,雷射焊接系統所需的耗材較少,但其光學元件和雷射光源確實需要偶爾清潔和重新校準。如果維護得當,雷射光源的使用壽命可以超過 20,000 小時,並且停機時間更短。等離子系統雖然更簡單,但由於消耗品磨損可能會經歷更頻繁的中斷。

運營效率

雷射焊接技術速度更快、精度更高,在薄材料上的焊接速度可達每分鐘 10 米,因此非常適合大規模生產。它還產生非常微小的熱影響區,從而使材料變形最小化,從而提高產品品質。等離子焊接對於較厚的材料非常有效,但速度較慢,通常需要額外的最後處理來清理焊縫,例如打磨。

雖然雷射光束焊接需要較高的前期投資成本,但從長遠來看,其效率高且維護頻率低,通常會帶來成本效益,特別是對於需要高精度的應用。等離子弧焊仍然適用於不太複雜的工作和較小的操作。

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