Kimpalan Rasuk Laser
Kimpalan pancaran laser ialah kaedah kimpalan berkecekapan tinggi dan sangat tepat menggunakan pancaran laser berketumpatan tenaga tinggi sebagai sumber habanya. Kimpalan boleh dilakukan oleh pancaran laser yang berterusan atau berdenyut. Mengikut prinsip kimpalan laser, proses boleh dibahagikan lagi kepada dua: kimpalan pengaliran haba dan kimpalan dalam laser. Ketumpatan kuasa di bawah 104 ~ 105 W/cm2 merujuk kepada kimpalan pengaliran haba. Pada masa itu, kedalaman penembusan adalah cetek dengan kelajuan kimpalan perlahan; apabila ketumpatan kuasa lebih besar daripada 105 ~ 107W /cm2, di bawah tindakan haba, permukaan logam mengambil ceruk ke dalam penampilan "lubang" untuk membentuk kimpalan penembusan dalam.
Ciri-ciri
Ciri-ciri Kelajuan Kimpalan Pantas dan Nisbah Aspek Besar
Kimpalan pancaran laser secara amnya menggunakan pancaran laser berterusan untuk melengkapkan penyambungan bahan. Proses fizikal metalurgi sangat mirip dengan kimpalan rasuk elektron, iaitu, mekanisme penukaran tenaga dilengkapkan oleh struktur "lubang kunci".
Di bawah penyinaran laser ketumpatan kuasa yang cukup tinggi, bahan menyejat dan membentuk lubang kecil. Lubang kecil yang dipenuhi wap ini seperti badan hitam, menyerap hampir semua tenaga pancaran kejadian. Suhu keseimbangan dalam rongga adalah kira-kira 2500C. Haba dipindahkan dari dinding luar rongga suhu tinggi, mencairkan logam yang mengelilingi rongga. Lubang-lubang kecil diisi dengan wap suhu tinggi yang dihasilkan oleh penyejatan berterusan bahan dinding di bawah pancaran cahaya.
4 dinding lubang kecil mengelilingi logam cair dan logam cecair mengelilingi bahan pepejal. (Dalam kebanyakan proses kimpalan konvensional dan kimpalan pengaliran laser, tenaga adalah yang pertama (Didepositkan pada permukaan bahan kerja, kemudian diangkut ke bahagian dalam melalui pemindahan). Aliran cecair di luar dinding lubang dan tegangan permukaan lapisan dinding adalah konsisten dengan tekanan wap yang dijana secara berterusan dalam rongga lubang dan mengekalkan keseimbangan dinamik. Pancaran cahaya secara berterusan memasuki lubang kecil di luar, dan aliran cahaya berterusan di luar lubang kecil. bergerak, lubang kecil sentiasa dalam keadaan aliran yang stabil.
Maksudnya, lubang kecil dan logam cair yang mengelilingi lubang itu akan bergerak ke hadapan dengan kelajuan hadapan rasuk utama. Logam cair mengisi celah yang ditinggalkan oleh lubang kecil dan kemudian terkondensasi, dan kimpalan terbentuk. Semua proses di atas berlaku begitu pantas sehingga kelajuan kimpalan boleh mencapai beberapa meter seminit dengan mudah.
1. Kimpalan sinar laser ialah kimpalan gabungan, yang menggunakan pancaran laser sebagai sumber tenaga dan memberi kesan kepada sambungan yang dikimpal.
2. Pancaran laser boleh dipandu oleh elemen optik rata (seperti cermin), dan kemudian pancaran dipancarkan ke jahitan kimpalan dengan elemen pemfokusan reflektif atau kanta.
3. Kimpalan pancaran laser ialah kimpalan tanpa sentuhan. Tiada tekanan diperlukan semasa operasi, tetapi gas lengai diperlukan untuk mengelakkan pengoksidaan kolam lebur. Logam pengisi kadangkala digunakan.
4. Kimpalan sinar laser boleh digabungkan dengan kimpalan MIG untuk membentuk kimpalan komposit MIG laser untuk mencapai kimpalan penembusan yang besar, manakala input haba sangat berkurangan berbanding dengan kimpalan MIG.
Aplikasi
Mesin kimpalan laser digunakan secara meluas dalam bidang pembuatan berketepatan tinggi seperti kereta, kapal, kapal terbang dan kereta api berkelajuan tinggi. Ia telah meningkatkan kualiti hidup orang ramai dan juga memacu industri perkakas rumah ke dalam kejuruteraan ketepatan.
Kimpalan Arc Plasma
Kimpalan arka plasma merujuk kepada kaedah kimpalan gabungan yang menggunakan rasuk ketumpatan tenaga tinggi arka plasma sebagai sumber haba kimpalan. Semasa mengimpal, gas ion (membentuk arka ion) dan gas pelindung (untuk melindungi kolam lebur dan jahitan kimpalan daripada kesan berbahaya udara) adalah argon tulen. Elektrod yang digunakan dalam kimpalan arka plasma biasanya adalah elektrod tungsten dan kadangkala perlu diisi dengan logam (wayar kimpalan). Secara amnya, kaedah sambungan positif DC diguna pakai (rod tungsten disambungkan ke elektrod negatif). Oleh itu, kimpalan arka plasma pada asasnya adalah kimpalan terlindung gas tungsten dengan kesan mampatan.
Kimpalan arka plasma mempunyai ciri-ciri kepekatan tenaga, produktiviti tinggi, kelajuan kimpalan cepat, ubah bentuk tegasan kecil, dan pengasingan elektrik yang stabil, dan sesuai untuk mengimpal plat nipis dan bahan kotak. Ia amat sesuai untuk pelbagai bahan logam refraktori, mudah teroksida, dan sensitif haba (Seperti tungsten, molibdenum, tembaga, nikel, titanium, dll.).
Gas dipisahkan oleh pemanasan arka dan dimampatkan apabila melalui muncung yang disejukkan air pada kelajuan tinggi, meningkatkan ketumpatan tenaga dan tahap penceraian, membentuk arka plasma. Kestabilan, nilai kalori dan suhunya lebih tinggi daripada arka umum, jadi ia mempunyai penembusan dan kelajuan kimpalan yang lebih besar. Gas yang membentuk arka plasma dan gas pelindung di sekelilingnya biasanya menggunakan argon tulen. Bergantung pada sifat bahan pelbagai bahan kerja, sesetengah menggunakan helium, nitrogen, argon, atau campuran kedua-duanya.
Ciri-ciri
1. Kimpalan arka plasma rasuk mikro boleh mengimpal kerajang dan plat nipis.
2. Dengan kesan lubang kecil, ia boleh lebih merealisasikan kimpalan satu sisi dan pembentukan bebas dua sisi.
3. Arka plasma mempunyai ketumpatan tenaga yang tinggi, suhu lajur arka yang tinggi, dan keupayaan penembusan yang kuat. Ia boleh mencapai 10-12mm keluli tebal tanpa kimpalan serong. Ia boleh dikimpal melalui pembentukan dua sisi pada satu masa. Kelajuan kimpalan adalah pantas, produktiviti tinggi, dan ubah bentuk tegasan adalah kecil.
4. Peralatannya agak rumit, penggunaan gas adalah besar, kumpulan itu mempunyai keperluan ketat mengenai pelepasan dan kebersihan bahan kerja, dan ia hanya sesuai untuk kimpalan dalaman.
Aplikasi
Kimpalan plasma adalah salah satu cara penting dalam pengeluaran perindustrian, terutamanya untuk mengimpal aloi tembaga dan tembaga, aloi titanium dan titanium, keluli aloi, keluli tahan karat, molibdenum, dan logam aeroangkasa lain, yang digunakan dalam industri ketenteraan dan canggih lain, seperti pembuatan peluru berpandu jenis tertentu yang dibuat oleh aloi titanium dan bekas berdinding nipis separa.
Kos, Penyelenggaraan dan Kecekapan Operasi
Beberapa faktor yang berkaitan dengan membandingkan pilihan teknologi antara kimpalan pancaran laser dan kimpalan arka plasma untuk aplikasi industri termasuk kos, penyelenggaraan dan kecekapan operasi.
Analisis Kos
Kimpalan pancaran laser memerlukan pelaburan awal yang tinggi kerana peralatannya adalah rumit berbanding dengan kimpalan arka plasma. Nilai sistem kimpalan laser perindustrian am biasanya berjulat ke atas $200,000, manakala sistem kimpalan arka plasma mempunyai kos di suatu tempat dalam julat $10,000 untuk $50,000. Walau bagaimanapun, LBW mempunyai potensi untuk penjimatan kos jangka panjang yang ketara berkat peningkatan kadar pemprosesan serta kemasan selepas kimpalan minimum yang diperlukan. Kimpalan plasma mungkin mempunyai kos boleh guna yang lebih tinggi untuk operasi berterusan.
Keperluan Penyelenggaraan
Oleh kerana bahagian yang boleh digunakan, seperti elektrod dan muncung gas, haus dengan lebih kerap, sistem kimpalan arka plasma biasanya memerlukan penyelenggaraan yang lebih kerap. Sebaliknya, sistem kimpalan laser memerlukan lebih sedikit bahan habis pakai, tetapi optik dan sumber laser mereka memerlukan pembersihan dan penentukuran semula sekali-sekala. Apabila diselenggara dengan betul, sumber laser boleh bertahan selama lebih daripada 20,000 jam dengan masa yang kurang. Sistem plasma, walaupun lebih mudah, mungkin mengalami gangguan yang lebih kerap sejak bahan habis pakai haus.
Kecekapan operasi
Teknik kimpalan laser adalah lebih pantas dan tepat, mencapai kelajuan setinggi 10 meter seminit pada bahan nipis, oleh itu sangat sesuai untuk pengeluaran besar-besaran. Ia juga menghasilkan zon terjejas haba yang sangat kecil, justeru memberikan herotan bahan yang minimum, sekali gus meningkatkan kualiti produk. Kimpalan plasma berkesan dalam bahan yang lebih tebal, walaupun pada kelajuan yang lebih perlahan, selalunya memerlukan sentuhan kemasan tambahan untuk membersihkan kimpalan, seperti pengisaran.
Walaupun kimpalan pancaran laser memerlukan kos pelaburan yang lebih tinggi di hadapan, kecekapannya dan keperluan penyelenggaraan yang kurang kerap sering memberikan faedah kos dalam jangka panjang, terutamanya untuk aplikasi yang memerlukan ketepatan tinggi. Kimpalan arka plasma masih bagus untuk kerja yang kurang kompleks dan operasi yang lebih kecil.
