Soldagem por feixe de laser
A soldagem por feixe de laser é um método de soldagem de alta eficiência e precisão usando um feixe de laser de alta densidade energética como fonte de calor. A soldagem pode ser feita por feixes contínuos ou pulsados de laser. De acordo com os princípios da soldagem a laser, os processos podem ser divididos em dois: soldagem por condução de calor e soldagem profunda a laser. Densidade de potência abaixo de 104 ~ 105 W/cm2 refere-se à soldagem por condução de calor. Naquele momento, a profundidade de penetração é rasa com velocidade de soldagem lenta; quando a densidade de potência é maior que 105 ~ 107 W/cm2, sob a ação do calor, a superfície do metal assume o recesso na aparência de "buraco" para formar soldagem de penetração profunda.
Recursos
Características de alta velocidade de soldagem e grande proporção de aspecto
A soldagem por feixe de laser geralmente usa feixes de laser contínuos para completar a conexão de materiais. O processo físico metalúrgico é muito similar à soldagem por feixe de elétrons, ou seja, o mecanismo de conversão de energia é completado por uma estrutura de "buraco de fechadura".
Sob irradiação de laser de densidade de potência suficientemente alta, o material evapora e forma pequenos buracos. Este pequeno buraco cheio de vapor é como um corpo negro, absorvendo quase toda a energia do feixe incidente. A temperatura de equilíbrio na cavidade é de cerca de 2500C. O calor é transferido da parede externa da cavidade de alta temperatura, derretendo o metal ao redor da cavidade. Os pequenos buracos são preenchidos com vapor de alta temperatura gerado pela evaporação contínua do material da parede sob o feixe de luz.
As 4 paredes dos pequenos furos circundam o metal fundido e o metal líquido circunda o material sólido. (Na maioria dos processos de soldagem convencionais e soldagem por condução a laser, a energia é 1º (Depositada na superfície da peça de trabalho, então transportada para o interior por transferência). O fluxo de líquido fora da parede do furo e a tensão superficial da camada da parede são consistentes com a pressão de vapor gerada continuamente na cavidade do furo e mantêm um equilíbrio dinâmico. O feixe de luz entra continuamente no pequeno furo, e o material fora do pequeno furo está fluindo continuamente. Conforme o feixe de luz se move, o pequeno furo está sempre em um estado estável de fluxo.
Ou seja, o pequeno furo e o metal fundido ao redor do furo se moverão para frente com a velocidade de avanço do feixe principal. O metal fundido preenche a lacuna deixada pelo pequeno furo e então se condensa, e a solda é formada. Todo o processo acima acontece tão rápido que a velocidade de soldagem pode facilmente atingir vários metros por minuto.
1. A soldagem por feixe de laser é uma soldagem por fusão, que usa um feixe de laser como fonte de energia e impacta a junta soldada.
2. O feixe de laser pode ser guiado por um elemento óptico plano (como um espelho) e, então, o feixe é projetado na costura de solda com um elemento de foco reflexivo ou lente.
3. A soldagem por feixe de laser é uma soldagem sem contato. Nenhuma pressão é necessária durante a operação, mas gás inerte é necessário para evitar a oxidação da poça de fusão. O metal de enchimento é usado ocasionalmente.
4. A soldagem por feixe de laser pode ser combinada com a soldagem MIG para formar soldagem composta MIG a laser para obter soldagem de grande penetração, enquanto a entrada de calor é bastante reduzida em comparação à soldagem MIG.
Aplicações
A máquina de solda a laser é amplamente usada em campos de fabricação de alta precisão, como automóveis, navios, aviões e trens de alta velocidade. Ela melhorou muito a qualidade de vida das pessoas e também impulsionou a indústria de eletrodomésticos para a engenharia de precisão.
Soldagem a arco de plasma
Soldagem a arco de plasma refere-se a um método de soldagem por fusão que usa um feixe de alta densidade de energia de arco de plasma como fonte de calor de soldagem. Durante a soldagem, o gás iônico (formando um arco iônico) e o gás de proteção (para proteger a poça de fusão e a costura de soldagem dos efeitos nocivos do ar) são argônio puro. Os eletrodos usados na soldagem a arco de plasma são geralmente eletrodos de tungstênio e às vezes precisam ser preenchidos com metal (arame de solda). Geralmente, o método de conexão positiva CC é adotado (a haste de tungstênio é conectada ao eletrodo negativo). Portanto, a soldagem a arco de plasma é essencialmente uma soldagem blindada com gás de tungstênio com um efeito de compressão.
A soldagem a arco de plasma tem as características de concentração de energia, alta produtividade, velocidade de soldagem rápida, pequena deformação de estresse e isolamento elétrico estável, e é adequada para soldar chapas finas e materiais de caixa. É especialmente adequada para vários materiais metálicos refratários, facilmente oxidados e sensíveis ao calor (como tungstênio, molibdênio, cobre, níquel, titânio, etc.).
O gás é dissociado pelo aquecimento do arco e é comprimido ao passar pelo bico resfriado a água em alta velocidade, aumentando a densidade de energia e o grau de dissociação, formando um arco de plasma. Sua estabilidade, poder calorífico e temperatura são maiores do que o arco geral, por isso tem maior penetração e velocidade de soldagem. O gás que forma o arco de plasma e o gás de proteção ao redor dele geralmente usam argônio puro. Dependendo das propriedades do material de várias peças de trabalho, algumas usam hélio, nitrogênio, argônio ou uma mistura de ambos.
Recursos
1. A soldagem a arco de plasma por microfeixe pode soldar folhas e placas finas.
2. Com um efeito de furo pequeno, pode realizar melhor soldagem unilateral e conformação livre bilateral.
3. O arco de plasma tem alta densidade de energia, alta temperatura da coluna de arco e forte capacidade de penetração. Pode atingir 10-12mm aço espesso sem soldagem chanfrada. Pode ser soldado por meio de conformação dupla face de uma só vez. A velocidade de soldagem é rápida, a produtividade é alta e a deformação por tensão é pequena.
4. O equipamento é relativamente complicado, o consumo de gás é grande, o grupo tem requisitos rigorosos quanto à folga e à limpeza da peça de trabalho e é adequado apenas para soldagem em ambientes internos.
Aplicações
A soldagem a plasma é um dos meios importantes na produção industrial, especialmente para soldagem de cobre e ligas de cobre, titânio e ligas de titânio, aço de liga, aço inoxidável, molibdênio e outros metais aeroespaciais, que são usados em indústrias militares e outras indústrias de ponta, como a fabricação de um certo tipo de projétil de míssil feito de liga de titânio e contêineres parciais de paredes finas em aeronaves.
Custo, Manutenção e Eficiência Operacional
Alguns fatores relacionados à comparação de opções de tecnologias entre soldagem por feixe de laser e soldagem por arco de plasma para aplicações industriais incluem custo, manutenção e eficiência operacional.
Análise de Custo
A soldagem a laser requer um alto investimento inicial, pois o equipamento é complicado em comparação à soldagem a arco de plasma. O valor dos sistemas gerais de soldagem a laser industrial geralmente varia acima de $200,000, enquanto os sistemas de soldagem a arco de plasma têm custos em torno de $10,000 para $50,000. No entanto, o LBW tem o potencial para economias significativas de custos a longo prazo, graças às maiores taxas de processamento, bem como aos acabamentos mínimos de pós-soldagem necessários. A soldagem a plasma pode ter custos de consumíveis mais altos para operação contínua.
Requisitos de Manutenção
Como as peças consumíveis, como eletrodos e bicos de gás, se desgastam com mais frequência, os sistemas de soldagem a arco de plasma geralmente exigem manutenção mais frequente. Em contraste, os sistemas de soldagem a laser exigem menos consumíveis, mas suas ópticas e fontes de laser precisam de limpeza e recalibração ocasionais. Quando mantidas adequadamente, as fontes de laser podem durar mais de 20,000 horas com menos tempo de inatividade. Os sistemas de plasma, embora mais simples, podem sofrer interrupções mais frequentes, pois os consumíveis se desgastam.
Eficiência operacional
As técnicas de soldagem a laser são muito mais rápidas e precisas, atingindo velocidades de até 10 metros por minuto em materiais finos, portanto, muito ideais para produção em massa. Ela também produz zonas afetadas pelo calor muito pequenas, portanto, dando distorção mínima ao material, melhorando assim a qualidade do produto. A soldagem a plasma é eficaz em materiais mais espessos, embora em uma velocidade mais lenta, muitas vezes precisando de retoques finais adicionais para limpar soldas, como retificação.
Embora a soldagem por feixe de laser exija maiores custos de investimento iniciais, sua eficiência e necessidade menos frequente de manutenção geralmente fornecem benefícios de custo a longo prazo, especialmente para aplicações que exigem alta precisão. A soldagem por arco de plasma ainda é boa para trabalhos menos complexos e operações menores.
