Spawanie to szeroka technika łączenia różnych materiałów. Technologia obejmuje wiele typów, w tym spawanie wiązką elektronów, spawanie laserowe, łukowe i gazowe. Oprócz tych typów opracowano hybrydowe spawanie laserowe, łączące zalety spawania laserowego i spawania łukowego.
W tym poście na blogu omówimy hybrydowe spawanie laserowe i jego zastosowania. Dowiesz się także o różnicach pomiędzy hybrydowym spawaniem laserowym a tradycyjnymi technikami spawania. Zacznijmy więc.
Czym jest hybrydowe spawanie laserowe?
Hybrydowe spawanie laserowe to unikalny rodzaj spawania, w którym wykorzystuje się zarówno spawanie laserowe, jak i łukowe. Początkowo maszyna laserowa wytwarza skupioną wiązkę laserową o dużej intensywności. Kiedy wiązka lasera uderza w powierzchnię przedmiotu obrabianego, powoduje odparowanie materiału, tworząc wnękę parową. Komora parowa nazywana jest dziurką od klucza. Ułatwia głęboką penetrację spoiny.
Gęstość przepływu energii podczas spawania łukowego stwarza szerokie zainteresowanie. Spawanie łukowe zapewnia dodatkowe ciepło i materiał wypełniający, aby poprawić jakość spoiny. Według ResearchGate spawanie łukowe pełni rolę pomocniczego źródła ciepła w hybrydowym spawaniu laserowym.
Spawanie laserowe i łukowe wzmacnia obszar spoiny i ułatwia proces spawania. Połączenie spawania laserowego z tradycyjnymi metodami spawania łukowego pomaga spawaczom pokonać ograniczenia każdej technologii. Dodatkowo zapewnia lepszą prędkość spawania niż inne technologie spawania.
Rodzaje hybrydowego spawania laserowego
Istnieje kilka rodzajów hybrydowego spawania laserowego, w zależności od stosowanego spawania łukowego. Poniżej przedstawiono popularne typy hybrydowego spawania laserowego:
1. Spawanie laserowe MIG
Według ScienceDirect hybrydowe spawanie laserowe łączy spawanie laserowe z technologią spawania metalami w gazie obojętnym (MIG). Wysokoenergetyczna wiązka lasera tworzy źródło ciepła, które pomaga w tworzeniu głębokich spoin.
Spawanie MIG to rodzaj spawania łukiem gazowym (GMAW), podczas którego jednocześnie wytwarza się łuk pomiędzy przedmiotem obrabianym a drutem elektrodowym. Zapewnia materiał wypełniający w procesie spawania i poprawia spawanie, zmniejszając ryzyko porowatości. Uwolnienie gazu osłonowego pomaga również chronić spoinę przed potencjalnymi zanieczyszczeniami.
2. Laserowe spawanie łukiem plazmowym
To hybrydowe spawanie laserowe obejmuje połączenie łuku plazmowego i spawania laserowego. Łuki plazmowe wykorzystują zjonizowany gaz do wytworzenia łuku spawalniczego o wysokiej energii. Wysokoenergetyczna plazma podgrzewa obrabiany przedmiot, umożliwiając wiązce lasera penetrację materiału.
Łuk plazmowy w tym spawaniu hybrydowym pozwala na lepszą kontrolę dopływu ciepła i lepszą stabilność jeziorka spawalniczego. Technologia ta jest bardzo skuteczna przy spawaniu cienkich blach i różnorodnych materiałów, gdzie wymagana jest kontrolowana ilość dostarczanego ciepła.
3. Spawanie laserowe MAG
Technologia polega na spawaniu laserowym i spawaniu metali w gazie aktywnym (MAG). Podobnie jak spawanie MIG, wykorzystuje drut i przedmiot obrabiany do wytworzenia łuku. Jednakże spawanie MAG wykorzystuje aktywny gaz osłonowy.
Według TWI, MAG wykorzystuje mieszaninę węgla, tlenu i argonu. Stosowanie aktywnego gazu osłonowego pomaga usuwać tlenki podczas procesu spawania, zapobiegając w ten sposób zanieczyszczeniu. Spawanie laserowe wytwarza intensywną wiązkę laserową, która wytwarza wysoką energię wejściową, co skutkuje głębokimi spoinami. Połączenie lasera i MAG umożliwia wydajne spawanie z głęboką penetracją przy minimalnym dopływie ciepła.
4. Spawanie laserowe TIG
To spawanie hybrydowe łączy technologię spawania wolframowego w gazie obojętnym (TIG) i metody spawania laserowego. Według Wikipedii do spawania TIG wykorzystuje się elektrody wolframowe. Proces spawania nie powoduje zużycia wolframu. Zamiast tego do zakończenia spoiny używany jest materiał wypełniający.
Obojętny gaz osłonowy chroni spoinę przed zanieczyszczeniem i utlenianiem. Zwykle jako gazy obojętne stosuje się hel lub argon. Połączenie lasera i TIG może pomóc w zwiększeniu prędkości spawania i produktywności. To spawanie hybrydowe poprawia również jakość połączeń, dzięki czemu nadaje się do zastosowań w branżach wymagających wysokiej jakości spoin.
Zalety procesowe laserowego spawania hybrydowego
Spawanie hybrydowe jest korzystnym procesem, który wykorzystuje właściwości spawania łukowego i laserowego. Umożliwia także pokonanie ograniczeń obu typów spawania, pomagając ulepszyć produkt końcowy. Oto niektóre zalety laserowego spawania hybrydowego:
1. Zwiększ prędkość spawania
Spawanie hybrydowe łączy w sobie zalety spawania laserowego i tradycyjnych metod spawania oraz zwiększa prędkość spawania. Urządzenie laserowe generuje wysokoenergetyczną, intensywną wiązkę laserową jako źródło ciepła w celu natychmiastowego odparowania materiału. Spawanie łukowe wymaga dodatkowego doprowadzenia ciepła, co zwiększa szybkość topienia i osadzania.
Proces hybrydowy zapewnia szybsze i mocniejsze spoiny. Zwiększa ogólną produktywność procesu spawania, czyniąc go wydajnym procesem w przypadku produkcji wielkoseryjnej.
2. Popraw tolerancję
Szczelina złącza jest ważnym aspektem procesu spawania i wpływa na jakość złącza spawanego. Szczeliny w złączach często pogarszają jakość spoin, prowadząc do defektów i uszkodzeń połączeń.
Stosowanie spawania hybrydowego może poprawić tolerancję szczeliny złącza. Dopływ ciepła wiązki lasera w połączeniu z ciepłem spawania łukowego zapobiega odchyleniom w konfiguracji złącza podczas procesu spawania.
Spawanie hybrydowe zapewnia lepsze spoiny, 2 do 3 razy bardziej wytrzymałe niż spawanie laserowe. Ulepszone tolerancje hybrydowego spawania łukiem laserowym minimalizują odkształcenia po spawaniu, co czyni go wszechstronnym wyborem dla branż wymagających większej precyzji.
3. Zwiększ głębokość penetracji w jednym przejściu
Hybrydowe spawanie łukiem laserowym umożliwia również zwiększenie penetracji w każdym przejściu. Intensywna i skupiona energia wytwarzana przez wiązkę lasera pomaga wniknąć głęboko w materiał.
Wiązka lasera w połączeniu ze spawaniem łukowym umożliwia głębszą penetrację złącza. Wysoka energia obu technik spawania tworzy intensywne źródło ciepła, które zwiększa głębokość wtopienia już w jednym przejściu. Ta funkcja jest niezbędna w branżach, które wymagają spawania grubszych materiałów. Pomaga także wzmocnić spoinę, czyniąc ją bardziej trwałą i odporną na naprężenia.
4. Popraw jakość spawania
Jakość spawania ma kluczowe znaczenie w każdej branży. Istnieje również potrzeba wytwarzania trwałych produktów. Jednak wykonanie wysokiej jakości spoin jest zadaniem trudnym ze względu na złożoność i potencjalne wady procesu spawania.
Hybrydowe spawanie laserowe to wygodny sposób na poprawę jakości spoin. Spawanie laserowe daje precyzyjną kontrolę nad procesem spawania. Zapewnia wąski ścieg spoiny, co pozwala zminimalizować odkształcenia. Synergistyczne działanie technologii spawania laserowego i łukowego zmniejsza ryzyko porowatości i odkształceń w spoinie. Umożliwia uzyskanie wysokiej jakości spoin przy minimalnych defektach.
