Laser Welding vs. Traditional Welding: A Head-to-Head Comparison

Svetsteknik finns överallt, från magnifika broar till invecklade elektroniska komponenter. Med den kontinuerliga utvecklingen av tekniken förnyas också svetsmetoderna ständigt. Lasersvetsning, som är en ny teknik för svetsning med högenergistrålar, har gradvis dykt upp inom olika områden på grund av sin höga precision, höga effektivitet och låga deformation, vilket utgör en betydande utmaning för traditionella svetsmetoder.

Denna artikel kommer att diskutera jämförelsen mellan lasersvetsning och traditionella svetsmetoder, vilket ger en detaljerad förklaring ur olika perspektiv, såsom arbetsprinciper, fördelar och nackdelar och tillämpningsområden. Detta kommer att hjälpa dig att få en mer omfattande förståelse för fördelarna och begränsningarna med lasersvetsning och andra svetsmetoder, vilket ger en referens för att välja lämplig svetsmetod för olika branscher.

Hur fungerar lasersvetsning?

Lasersvetsning använder en laser som värmekälla för att värma upp material, vilket gör att de smälter och fogas samman. Tack vare laserns utmärkta monokromaticitet och riktverkan kan den enkelt fokuseras till en mycket fin punkt med extremt hög energitäthet inom punkten. Därför är lasersvetsningens främsta kännetecken svetsfogens höga förhållande mellan djup och bredd.

Lasersvetsning kan utföras i atmosfären, och ibland används skyddsgas beroende på bearbetningskraven. Laser kan svetsa material med hög smältpunkt och i vissa fall kan man svetsa olika material.

I takt med utvecklingen av industrilasrar, styrteknik och verktygsmaskiner utvecklas fiberlasersvetsarna mot att bli mindre, mer kompakta, effektiva, hållbara och tillförlitliga. De är utrustade med datorer, roterbara linser, flerkanalig stråldelning och fiberöverföring för att öka flexibiliteten i driften och automatiseringsnivåerna.

Fördelar med lasersvetsning

Kort laserbestrålningstid, och extremt snabb svetsprocess

Detta bidrar inte bara till att förbättra produktiviteten utan förhindrar också att det svetsade materialet lätt oxiderar. Den värmepåverkade zonen är liten, vilket gör den lämplig för svetsning av mycket värmekänsliga transistorkomponenter. Lasersvetsning ger ingen slagg och kräver ingen borttagning av oxidfilm från arbetsstycket. Den kan till och med svetsa genom glas, vilket gör den särskilt lämplig för svetsning i miniatyrprecisionsinstrument.

Svetsning av olikartade material

Lasrar kan svetsa inte bara samma typ av metallmaterial utan även olika metallmaterial och till och med metall och icke-metalliska material. Det är till exempel en utmaning att använda keramik som bas för integrerade kretsar med andra svetsmetoder på grund av keramikens höga smältpunkt och att det är olämpligt att använda tryck. Lasersvetsning gör dock detta relativt enkelt. Naturligtvis kan lasersvetsning inte svetsa alla olika material.

Hög grad av automatisering

Lasersvetsning är lätt att automatisera och styra på ett intelligent sätt. Med hjälp av CNC-system och robotteknik kan svetsprocesser med hög precision och hög effektivitet uppnås, vilket minskar manuella ingrepp, förbättrar produktiviteten och sänker arbetskostnaderna.

Vilka är de vanligaste svetsmetoderna? Vilka är skillnaderna mellan dem?

Genom att förstå de traditionella svetsmetodernas arbetsprinciper och egenskaper blir det lättare att förstå skillnaderna mellan lasersvetsning och andra svetsmetoder och därmed vilken svetsmetod som är lämplig för dina behov.

Bågsvetsning

Vid bågsvetsning används den intensiva ljusbåge som uppstår mellan en elektrod och ett arbetsstycke av metall som värmekälla. Den höga temperaturen i ljusbågen smälter elektroden och metallstycket lokalt. Tillsatsmaterialet i elektroden smälter också och kommer in i smältbadet. När den smälta poolen har svalnat och stelnat, den bildar en svetsfog som förbinder elektroden och arbetsstycket.

Det finns många olika typer av bågsvetsning, bland annat SMAW (Shielded Metal Arc Welding), MIG-svetsning (Metal Inert Gas Welding), TIG-svetsning (Tungsten Inert Gas Welding), plasmabågsvetsning och undervattensbågsvetsning.

Lasersvetsning vs bågsvetsning

Lasersvetsning använder en laserstråle med hög energitäthet som värmekälla, medan bågsvetsning använder den elektriska båge som genereras mellan elektroden och arbetsstycket. Laserstrålens energi är koncentrerad, vilket resulterar i låg värmetillförsel, en smal värmepåverkad zon och minimal svetsdeformation, vilket gör den lämplig för precisionssvetsning. svetsning och svetsning av tunnplåt. Ljusbågsvetsning har däremot hög värmetillförsel, en naturligt bredare värmepåverkad zon och större svetsdeformation, vilket gör den lämplig för svetsning av stora konstruktionsdelar.
Lasersvetsning har en mycket snabbare svetsning hastighet än bågsvetsning, med högre precision och svetskvalitet. Lasersvetsning är en beröringsfri svetsprocess som inte kräver tillsatsmaterial, och svetsprocessen är rökfri och lätt att automatisera. Ljusbågsvetsning kräver tillsatsmaterial, och svetsprocessen genererar rök och ljusbågsstrålning, vilket orsakar vissa miljöföroreningar och har en lägre grad av automatisering.
Kostnaden för lasersvetsutrustning är relativt hög, vilket begränsar dess tillämpning inom vissa områden. Utrustning för bågsvetsning är billig och enkel att använda, vilket gör den lämplig för situationer där kraven på svetskvalitet och precision inte är höga och strukturerna är enkla.

Lödning

Lödning är en process som sammanfogar arbetsstycken med hjälp av en tillsatsmetall med lägre smältpunkt än basmaterialen. Det innebär att arbetsstyckena och tillsatsmaterialet värms upp till en temperatur över tillsatsmaterialets smältpunkt men under basmaterialets smältpunkt. Den smälta tillsatsmetallen rinner in i fogspalten genom kapillärverkan, fuktar basmaterialets ytor och genomgår atomdiffusion. Efter kylning och stelning bildar den en lödfog som förbinder arbetsstyckena.

Lasersvetsning vs hårdlödning

Lasersvetsning använder en laserstråle med hög energitäthet för att lokalt smälta arbetsstycket och bilda en smältbad som stelnar vid kylning för att skapa en fog. Vid hårdlödning används en tillsatsmetall med lägre smältpunkt än grundmaterialet. Den värms upp till smältpunkten och fyller ut fogspalten genom kapillärverkan och stelnar vid kylning för att bilda en fog. Därför innebär lasersvetsning direkt smältning och sammansmältning av basmaterialen, vilket resulterar i hög foghållfasthet, nära basmaterialens hållfasthet. Däremot är foghållfastheten vid hårdlödning relativt låg och begränsas av hållfastheten hos fyllnadsmetallen.
Lasersvetsning är lämplig för olika metaller och vissa icke-metaller, särskilt för metaller med hög smältpunkt och eldfasta metaller. Hårdlödning är lämplig för en mängd olika metallmaterial, särskilt för sammanfogning av olika metaller, tunna plåtar och precisionsdetaljer.
Lasersvetsning används ofta inom fordons- och flygindustrin, elektronik, medicinteknik och andra områden där hög svetskvalitet och precision krävs. Lödning är i stor utsträckning används inom kyla, luftkonditionering, instrumentering, smycken och andra områden där kraven på foghållfasthet inte är höga men där god tätning och elektrisk/termisk ledningsförmåga behövs.

Elektronstrålesvetsning (EBW)

Elektronstrålesvetsning utförs i en miljö med högt vakuum. En elektronkanon avger en elektronstråle, vilket är accelereras av högspänning och fokuseras av elektromagnetiska linser. Strålen bombarderar arbetsstyckets yta och omvandlar kinetisk energi till värmeenergi, vilket gör att arbetsstycket till lokalt smälta och uppnå svetsning.

Lasersvetsning vs EBW

Lasersvetsning använder en laserstråle som energikälla och kan utföras i atmosfären eller i en miljö med skyddsgas. EBW använder en accelererad elektronstråle i en högvakuum-miljö och måste utföras i en vakuumkammare. Detta ger lasersvetsning en fördel när det gäller flexibilitet i driften, medan EBW ställer högre krav på utrustning och driftsmiljö.
Energitätheten vid EBW är i allmänhet högre än vid lasersvetsning, vilket möjliggör djupare inträngning och smalare svetsfogar, vilket gör den särskilt lämplig för svetsning av tjocka plåtar och sammanfogning av material med hög smältpunkt. Lasersvetsning har en relativt lägre energitäthet, men strålen är lätt att styra och fokusera, vilket gör den lämplig för precisionssvetsning och sammanfogning av komplexa delar.
På grund av den höga energitätheten är den värmepåverkade zonen vid EBW mindre än vid lasersvetsning, vilket minskar svetsdeformationen och restspänningen. Detta är särskilt viktigt vid svetsning av värmekänsliga material och precisionsdetaljer.
EBW är lämplig för svetsning av material med hög smältpunkt, hög hållfasthet och som lätt oxideras, t.ex. titan legeringar och högtemperaturlegeringar. Lasersvetsning har ett bredare användningsområde, inklusive olika metaller och vissa icke-metalliska material.
EBW-utrustning är dyrare och kräver ett vakuumsystem och annan hjälputrustning, medan lasersvetsutrustning är relativt billigare. Därför används EBW främst inom flyg- och rymdindustrin, kärnkraftsindustrin, precisionsinstrument och andra områden med extremt höga krav på svetskvalitet. Lasersvetsning har ett bredare användningsområde, inklusive fordons-, elektronik-, medicin- och andra industrier.

Mikrosvetsning

Mikrosvetsning är en precisionsfogningsteknik som utnyttjar en värmekälla med hög energitäthet för att åstadkomma anslutningar i mikroskopisk skala. Arbetsprincipen innebär vanligtvis att värmekällan (t.ex. en laserstråle, ljusbåge eller elektronstråle) fokuseras till en punktstorlek på mikrometer eller submillimeter, vilket snabbt smälter det lokala området på arbetsstycket för att uppnå materialfogning.

Lasersvetsning vs mikrosvetsning

Mikrosvetsning används främst för sammanfogning av miniatyrdelar och mikrostrukturer, vanligtvis med dimensioner i mikrometer- eller submikrometerområdet. Lasersvetsning har ett bredare användningsområde och kan användas för svetsning av allt från miniatyrdelar till stora strukturer.
Mikrosvetsning har vanligtvis en högre svetshastighet, lämplig för massproduktion. Lasersvetsning är också snabb, men för svetsning av miniatyrdelar kan mikrosvetsning vara mer effektiv.
Både mikrosvetsning och lasersvetsning lämpar sig för en mängd olika metaller och vissa icke-metalliska material. Mikrosvetsning kan dock vara mer fördelaktigt för sammanfogning av vissa specialmaterial (t.ex. biomaterial och elektroniska komponenter) på grund av den lilla värmepåverkade zonen, vilket gör att man kan undvika skador på materialegenskaperna.

Motståndssvetsning

Resistanssvetsning utnyttjar den motståndsvärme som genereras av passage av nuvarande genom kontaktytorna och intilliggande områden på arbetsstyckena som värmekälla. Under tryck orsakar den lokal smältning av arbetsstyckena för att uppnå sammanfogning. De viktigaste typerna av motståndssvetsning inkluderar punktsvetsning, sömsvetsning, projektionssvetsning, stumsvetsning, blixtsvetsning och högfrekvenssvetsning.

Lasersvetsning vs motståndssvetsning

Vid lasersvetsning används en laserstråle med hög energitäthet som värmekälla, vilket ger en kontaktfri svetsning. Vid motståndssvetsning förlitar man sig däremot på den motståndsvärme som genereras av passage av nuvarande genom arbetsstycket, vilket kräver direktkontakt med arbetsstycket. Därför är lasersvetsning lämplig för komplexa och svåråtkomliga arbetsstycken, medan motståndssvetsning är mer lämplig för enkla arbetsstycken som överlapps- och stumfogar.
Lasersvetsning ger exakt kontroll över värmetillförseln, vilket resulterar i en liten värmepåverkad zon och minimal svetsdeformation. Det gör den lämplig för precisionssvetsning och svetsning av värmekänsliga material. Motståndssvetsning har å andra sidan en relativt högre värmetillförsel, en bredare värmepåverkad zon och större svetsdeformation, vilket gör den lämplig i situationer där svetsdeformation inte är ett stort problem.
Lasersvetsning har en snabbare svetshastighet och högre effektivitet, vilket gör den lämplig för massproduktion. Motståndssvetsning har en relativt långsammare svetshastighet och är mer lämplig för produktion av små och medelstora serier. Lasersvetsutrustning är dyrare och kräver professionella operatörer, medan utrustning för motståndssvetsning är billigare, lätt att använda och lätt att automatisera.
Lasersvetsning är lämplig för svetsning av en mängd olika metaller och vissa icke-metalliska material, med ett brett spektrum av applikationer, inklusive fordons-, flyg-, elektronik- och medicinsk industri. Motståndssvetsning lämpar sig främst för elektriskt ledande metallmaterial, t.ex. stål och aluminium, och används ofta inom fordons-, vitvaru- och byggindustrin.

Hur väljer man rätt svetsmetod?

Svetsning, som är en oumbärlig sammanfogningsteknik, spelar en avgörande roll i olika branscher. Men med det stora utbudet av olika svetsmetoder på marknaden har det blivit en utmaning för många företag att välja den svetsteknik som passar bäst för branschens behov. Nu ska vi utforska hur man välja den lämpligaste svetsmetoden för din bransch ur flera olika perspektiv.

Arbetsstyckets material och tjocklek

Olika svetsmetoder är lämpliga för olika material och tjocklekar. Lasersvetsning lämpar sig t.ex. för olika metaller och vissa icke-metalliska material, och är särskilt bra för svetsning av tunnplåt. Ljusbågsvetsning däremot är mer lämplig för svetsning av tjocka plåtar och stora konstruktionsdelar. Därför bör man vid val av svetsmetod först och främst ta hänsyn till arbetsstyckets materialtyp och tjocklek.

Utvärdera kraven på svetskvalitet och precision

Olika branscher har varierande krav på svetskvalitet och precision. Exempelvis har branscher som flyg- och rymdindustrin och medicinteknik extremt höga krav på svetskvalitet och precision, vilket gör lasersvetsning och elektronstrålesvetsning till idealiska val. Å andra sidan har branscher som bygg- och broindustrin relativt lägre krav på svetskvalitet och precision, och traditionella svetsmetoder som bågsvetsning och motståndssvetsning kan också uppfylla deras behov.

Fokus på produktionseffektivitet och kostnader

Vid valet av svetsmetod bör man också ta hänsyn till produktionseffektivitet och kostnad. Höggradigt automatiserad svetsning metoder som lasersvetsning och elektronstrålesvetsning, även om de har högre utrustningskostnader, erbjuder hög produktionseffektivitet och är lämpliga för massproduktion. Traditionella svetsmetoder som bågsvetsning och motståndssvetsning har lägre utrustningskostnader men relativt sett lägre produktionseffektivitet, vilket gör dem lämplig för små och medelstora serier eller svetsning på plats.

Beakta miljöfaktorer och säkerhet

Vissa svetsmetoder genererar rök, skadliga gaser eller strålning under svetsprocessen, vilket kan påverka miljön och operatörernas hälsa. Därför bör man också ta hänsyn till miljöfaktorer och säkerhet när man väljer svetsmetod. Lasersvetsning och elektronstrålesvetsning är relativt miljövänliga, medan bågsvetsning kräver att man är uppmärksam på skyddsåtgärder.

Sök professionell rådgivning

Om du är inte bekant med svetstekniken eller tycker att det är svårt att avgöra vilken svetsmetod som är lämpligast för din bransch, kan du söka professionell rådgivning. Du kan föra ingående diskussioner med leverantörer av svetsmaskiner för att lära dig mer om svetskompetens och låta dem ge dig professionell vägledning och förslag. Du kan också fråga vänner som har köpt svetsmaskiner om deras användarupplevelse.

Urval av fiberlasersvetsar

Det finns olika typer av fiberlasersvetsmaskiner tillgängliga på marknaden, till exempel handhållna lasersvetsmaskiner, bordslasersvetsmaskiner och automatiska robotlasersvetsare. Nedan följer en introduktion till olika typer av fiberlasersvetsmaskiner, och du kan välja utifrån dina behov.

Slutsats

Genom den jämförande analysen av lasersvetsning och traditionell svetsning i den här artikeln kan vi se applikationsegenskaperna för olika svetsmetoder inom olika områden. När vi väljer en svetsmetod, vi behöver ta hänsyn till faktorer som arbetsstyckets material, svetskrav, produktionseffektivitet och kostnad, väga fördelar och nackdelar med lasersvetsning och traditionella svetsmetoder för att välja den mest lämpliga svetstekniken för våra specifika behov.

Med den kontinuerliga utvecklingen av lasertekniken och kostnadsminskningen kommer användningsmöjligheterna för lasersvetsning att bli ännu bredare. Det förväntas spela sina unika fördelar inom fler områden och driva på utvecklingen av svetstekniken.

Lasersvetsning vs. traditionell svetsning: En jämförelse huvud mot huvud