Lazer Işını Kaynağı
Lazer ışın kaynağı, ısı kaynağı olarak yüksek enerji yoğunluklu bir lazer ışını kullanan yüksek verimli ve oldukça hassas bir kaynak yöntemidir. Kaynak, lazerin sürekli veya darbeli ışınlarıyla yapılabilir. Lazer kaynağının prensiplerine göre, işlemler daha da ikiye ayrılabilir: ısı iletim kaynağı ve lazer derin kaynağı. 104 ~ 105 W/cm2'nin altındaki güç yoğunluğu, ısı iletim kaynağına işaret eder. O zaman, penetrasyon derinliği yavaş kaynak hızıyla sığdır; güç yoğunluğu 105 ~ 107W/cm2'den büyük olduğunda, ısı etkisi altında, metal yüzey derin penetrasyon kaynağı oluşturmak için girintiyi "delik" görünümüne alır.
Özellikler
Hızlı Kaynak Hızı ve Büyük Görüntü Oranı Özellikleri
Lazer ışın kaynağı genellikle malzemelerin bağlantısını tamamlamak için sürekli lazer ışınları kullanır. Metalurjik fiziksel süreç elektron ışın kaynağına çok benzerdir, yani enerji dönüşüm mekanizması bir "anahtar deliği" yapısıyla tamamlanır.
Yeterince yüksek güç yoğunluklu lazer ışınımı altında, malzeme buharlaşır ve küçük delikler oluşturur. Buharla dolu bu küçük delik, gelen ışının neredeyse tüm enerjisini emen bir kara cisim gibidir. Boşluktaki denge sıcaklığı yaklaşık 2500C'dir. Isı, yüksek sıcaklıktaki boşluğun dış duvarından aktarılır ve boşluğu çevreleyen metali eritir. Küçük delikler, ışık huzmesi altında duvar malzemesinin sürekli buharlaşmasıyla üretilen yüksek sıcaklıktaki buharla doldurulur.
Küçük deliklerin 4 duvarı erimiş metali, sıvı metal ise katı malzemeyi çevreler. (Çoğu geleneksel kaynak prosesinde ve lazer iletim kaynak yönteminde, enerji 1. (İş parçasının yüzeyine biriktirilir, daha sonra transfer yoluyla içeriye taşınır) Delik duvarının dışındaki sıvı akışı ve duvar tabakasının yüzey gerilimi, delik boşluğunda sürekli olarak üretilen buhar basıncıyla tutarlıdır ve dinamik bir denge sağlar. Işık huzmesi sürekli olarak küçük deliğe girer ve küçük deliğin dışındaki malzeme sürekli olarak akar. Işık huzmesi hareket ettikçe, küçük delik her zaman kararlı bir akış halindedir.
Yani, küçük delik ve deliği çevreleyen erimiş metal, öncü kirişin ileri hızıyla ileriye doğru hareket edecektir. Erimiş metal, küçük deliğin bıraktığı boşluğu doldurur ve sonra yoğunlaşır ve kaynak oluşur. Yukarıdaki tüm süreçler o kadar hızlı gerçekleşir ki kaynak hızı dakikada birkaç metreye kolayca ulaşabilir.
1. Lazer ışın kaynağı, enerji kaynağı olarak lazer ışınını kullanan ve kaynaklı birleştirme noktasına çarpan bir füzyon kaynak yöntemidir.
2. Lazer ışını düz bir optik eleman (örneğin bir ayna) tarafından yönlendirilebilir ve daha sonra ışın, yansıtıcı bir odaklama elemanı veya mercek ile kaynak dikişine yansıtılır.
3. Lazer ışın kaynağı temassız kaynaktır. İşlem sırasında basınç gerekmez, ancak erimiş havuzun oksidasyonunu önlemek için inert gaza ihtiyaç vardır. Dolgu metali ara sıra kullanılır.
4. Lazer ışın kaynağı, MIG kaynağı ile birleştirilerek, büyük penetrasyonlu kaynak elde etmek için lazer MIG kompozit kaynak oluşturulabilir; ısı girişi ise MIG kaynağına kıyasla büyük ölçüde azaltılır.
Başvurular
Lazer kaynak makinesi, otomobiller, gemiler, uçaklar ve yüksek hızlı trenler gibi yüksek hassasiyetli üretim alanlarında yaygın olarak kullanılır. İnsanların yaşam kalitesini büyük ölçüde iyileştirdi ve ayrıca ev aletleri endüstrisini hassas mühendisliğe doğru itti.
Plazma Ark Kaynağı
Plazma ark kaynağı, kaynak ısı kaynağı olarak plazma arkı yüksek enerji yoğunluklu ışın kullanan bir füzyon kaynak yöntemidir. Kaynak sırasında, iyon gazı (bir iyon arkı oluşturur) ve koruyucu gaz (erimiş havuzu ve kaynak dikişini havanın zararlı etkilerinden korumak için) saf argondur. Plazma ark kaynağında kullanılan elektrotlar genellikle tungsten elektrotlardır ve bazen metalle (kaynak teli) doldurulması gerekir. Genellikle, DC pozitif bağlantı yöntemi benimsenir (tungsten çubuk negatif elektroda bağlanır). Bu nedenle, plazma ark kaynağı esasen sıkıştırma etkisine sahip bir tungsten gaz korumalı kaynaktır.
Plazma ark kaynağı, enerji konsantrasyonu, yüksek verimlilik, hızlı kaynak hızı, küçük gerilim deformasyonu ve kararlı elektriksel izolasyon özelliklerine sahiptir ve ince levhalar ve kutu malzemelerinin kaynaklanması için uygundur. Özellikle çeşitli refrakter, kolay oksitlenen ve ısıya duyarlı metal malzemeler (örneğin tungsten, molibden, bakır, nikel, titanyum vb.) için uygundur.
Gaz, arkın ısıtılmasıyla ayrışır ve yüksek hızda su soğutmalı nozuldan geçerken sıkıştırılır, enerji yoğunluğu ve ayrışma derecesi artar ve bir plazma arkı oluşur. Kararlılığı, kalorifik değeri ve sıcaklığı genel arktan daha yüksektir, bu nedenle daha fazla nüfuziyete ve kaynak hızına sahiptir. Plazma arkını oluşturan gaz ve etrafındaki koruyucu gaz genellikle saf argon kullanır. Çeşitli iş parçalarının malzeme özelliklerine bağlı olarak bazıları helyum, nitrojen, argon veya her ikisinin bir karışımını kullanır.
Özellikler
1. Mikro ışın plazma ark kaynağı, folyoları ve ince levhaları kaynaklayabilir.
2. Küçük delik etkisiyle tek taraflı kaynak ve çift taraflı serbest şekillendirme daha iyi gerçekleştirilebilir.
3. Plazma arkı yüksek enerji yoğunluğuna, yüksek ark kolon sıcaklığına ve güçlü penetrasyon yeteneğine sahiptir. 10-12mm kalın çelik, eğimli kaynak yapılmadan. Tek seferde çift taraflı şekillendirme yoluyla kaynak yapılabilir. Kaynak hızı hızlıdır, üretkenlik yüksektir ve gerilim deformasyonu küçüktür.
4. Ekipman nispeten karmaşıktır, gaz tüketimi büyüktür, grubun iş parçasının temizliği ve boşluğu konusunda katı gereksinimleri vardır ve yalnızca iç mekan kaynakları için uygundur.
Başvurular
Plazma kaynağı, endüstriyel üretimde, özellikle bakır ve bakır alaşımları, titanyum ve titanyum alaşımları, alaşımlı çelik, paslanmaz çelik, molibden ve diğer havacılık metallerinin kaynaklanmasında, askeri ve diğer ileri teknoloji endüstrilerinde, örneğin titanyum alaşımından yapılmış belirli tip füze mermilerinin imalatında ve uçaklardaki kısmi ince duvarlı kapların üretiminde kullanılan önemli bir yöntemdir.
Maliyet, Bakım ve İşletme Verimliliği
Endüstriyel uygulamalar için lazer ışını kaynağı ile plazma ark kaynağı arasındaki teknoloji seçimlerinin karşılaştırılmasıyla ilgili bazı faktörler arasında maliyet, bakım ve operasyonel verimlilik yer almaktadır.
Maliyet analizi
Lazer ışın kaynağı, plazma ark kaynağına kıyasla ekipman karmaşık olduğundan yüksek bir ilk yatırım gerektirir. Genel endüstriyel lazer kaynak sistemlerinin değeri genellikle yukarı doğru değişir $200,000 iken, plazma ark kaynak sistemlerinin maliyetleri yaklaşık civarındadır. $1Için 0,000 $50,000. Ancak LBW, artan işleme oranları ve minimum kaynak sonrası yüzey işlemleri gerektirmesi sayesinde önemli uzun vadeli maliyet tasarrufları potansiyeline sahiptir. Plazma kaynaklama, devam eden operasyon için daha yüksek sarf malzemesi maliyetlerine sahip olabilir.
Bakım Gereksinimleri
Elektrotlar ve gaz nozulları gibi sarf malzemeleri daha sık yıprandığından, plazma ark kaynak sistemleri genellikle daha sık bakım gerektirir. Buna karşılık, lazer kaynak sistemleri daha az sarf malzemesi gerektirir, ancak optikleri ve lazer kaynakları ara sıra temizliğe ve yeniden kalibrasyona ihtiyaç duyar. Uygun şekilde bakımı yapıldığında, lazer kaynakları daha az kesinti süresiyle 20,000 saatten fazla dayanabilir. Plazma sistemleri daha basit olsa da, sarf malzemeleri yıprandığından daha sık kesintiler yaşayabilir.
Operasyonel verimlilik
Lazer kaynak teknikleri çok daha hızlı ve daha hassastır, ince malzemelerde dakikada 10 metreye kadar hızlara ulaşır, dolayısıyla seri üretim için çok idealdir. Ayrıca çok küçük ısıdan etkilenen bölgeler üretir, dolayısıyla minimum malzeme bozulması sağlar ve böylece ürünün kalitesini artırır. Plazma kaynak daha kalın malzemelerde etkilidir, ancak daha yavaş bir hızdadır, genellikle kaynakları temizlemek için taşlama gibi ek son rötuşlara ihtiyaç duyar.
Lazer ışın kaynağı başlangıçta daha yüksek yatırım maliyetleri gerektirse de, verimliliği ve daha az sıklıkta bakım ihtiyacı, özellikle yüksek hassasiyet gerektiren uygulamalar için uzun vadede genellikle maliyet avantajları sağlar. Plazma ark kaynağı daha az karmaşık işler ve daha küçük operasyonlar için hala iyidir.
