Spawanie laserowe kontra spawanie tradycyjne

Spawanie to proces produkcyjny wykorzystujący ciepło do łączenia dwóch lub więcej oddzielnych części. Tradycyjna technologia spawania jest rozwijana od dziesięcioleci i ma dojrzałe podstawy branżowe. W ostatnich latach spawanie laserowe szybko zyskało na popularności jako nowoczesna technologia spawania. Obie techniki spawania mają swoją charakterystykę i są odpowiednie w różnych sytuacjach. W tym artykule omówione zostanie porównanie pomiędzy spawanie laserowe i tradycyjnego spawania, w tym ich zasady działania, zalety, ograniczenia i różnice, a także pomóc w wyborze najodpowiedniejszej metody spawania.

Co to jest spawanie laserowe?

Spawanie laserowe wykorzystuje wiązkę laserową do koncentracji energii. Silnie skupiona wiązka lokalnie podgrzewa materiał spawalniczy do natychmiastowej temperatury topnienia, a następnie szybko go schładza i zestala. Proces ten można zakończyć w ciągu milisekund, a gęstość energii wiązki jest niezwykle wysoka, dzięki czemu można osiągnąć wysoką precyzję spawania. Spawanie laserowe zwykle wykorzystuje laser dwutlenku węgla, laser światłowodowy lub laser diodowy.

Jak działa spawanie laserowe

Spawanie laserowe wykorzystuje skupioną wiązkę lasera do łączenia metalu lub tworzyw termoplastycznych. Może być stosowany w wielu gałęziach przemysłu, od przemysłu lotniczego i medycznego po produkcję biżuterii. Poniżej przedstawiono podstawową zasadę działania spawania laserowego:

Źródło lasera: Powszechnie stosowane źródła lasera obejmują generatory lasera dwutlenku węgla, generatory lasera światłowodowego i generatory lasera diodowego. Te źródła laserowe są w stanie wytwarzać monochromatyczne, wysoce spójne i wysoce kierunkowe wiązki laserowe.
Ogniskowanie wiązki: Wiązkę lasera należy skupić przez soczewkę lub reflektor, aby skoncentrować energię wiązki w obszarze spawania i szybko ogrzać obrabiany przedmiot.
Absorpcja i przewodzenie: Po naświetleniu powierzchni przedmiotu obrabianego przez wiązkę lasera energia zostanie pochłonięta przez przedmiot obrabiany, a nie odbita. Stopień absorpcji energii lasera zależy od rodzaju i koloru materiału.
Topienie i stapianie: Wysoka gęstość energii wiązki laserowej szybko podgrzeje obszar spawania powyżej temperatury topnienia, powodując natychmiastowe stopienie materiału przedmiotu obrabianego.
Chłodzenie i krzepnięcie: Gdy wiązka lasera przestanie napromieniać, obszar spawania szybko się ochładza, a roztopiony metal krzepnie. Obrabiane elementy zostały trwale połączone.

Zalety spawania laserowego

Spawanie laserowe jest bardzo wszechstronne i można je połączyć z tradycyjnym spawaniem łukowym, tworząc hybrydowe spawanie łukiem laserowym. Powstała spoina łączy w sobie zalety spawania laserowego i spawania łukowego. Spawanie laserowe ma kilka zalet w porównaniu z tradycyjnymi technologiami spawania, do których należą:

Wysoka precyzja: spawanie laserowe charakteryzuje się bardzo wysoką dokładnością pozycjonowania i jakością spoiny oraz może osiągnąć dokładność spawania na poziomie mikronów. Spoiny wytwarzane metodą spawania laserowego są również zazwyczaj wyższej jakości, co czyni je szczególnie odpowiednimi do zastosowań wymagających spawania o wysokiej precyzji, takich jak produkcja mikroelektroniki i urządzeń medycznych.
Bezdotykowe: Spawanie laserowe jest procesem bezkontaktowym, który nie uszkadza powierzchni przedmiotu obrabianego i nie wymaga kontaktu fizycznego. Bardzo korzystny podczas pracy z kruchymi materiałami lub delikatnymi częściami podczas spawania laserowego.
Ochrona środowiska: W porównaniu ze spawaniem tradycyjnym, spawanie laserowe zwykle wytwarza mniej odpadów i emisji szkodliwych gazów i jest bardziej przyjazne dla środowiska.
Niski dopływ ciepła: Dopływ ciepła podczas spawania laserowego jest niski, ponieważ obszar spawania jest bardzo mały, co zmniejsza odkształcenia i wielkość strefy wpływu ciepła. Jest to bardzo ważne podczas spawania cienkich blach i elementów wrażliwych na ciepło.
Krótszy czas przetwarzania: Spawanie laserowe jest szybkie i może szybko zakończyć zadania spawalnicze i poprawić wydajność produkcji. Ponadto spawanie laserowe nie wymaga stosowania materiałów wypełniających, co ogranicza straty materiału. Ponadto proces ten okazał się bardziej opłacalny niż tradycyjne spawanie.
Szerokie zastosowanie: Spawanie laserowe może być stosowane na różnych materiałach, w tym na metalach, tworzywach sztucznych, ceramice itp., co sprawia, że jest szeroko stosowane w różnych dziedzinach przemysłu.
Spawanie laserowe jest bardzo wszechstronne i można je połączyć z tradycyjnym spawaniem łukowym, tworząc hybrydowe spawanie łukiem laserowym. Powstała spoina łączy w sobie zalety spawania laserowego i spawania łukowego.

Wady spawania laserowego

Spawanie laserowe to nowoczesna technologia spawania charakteryzująca się dużą precyzją i wydajnością, jednak ma ona również pewne wady i ograniczenia. Oto niektóre z głównych wad spawania laserowego:

Wysoki koszt: Koszty zakupu i konserwacji sprzętu laserowego, w tym generatorów laserowych, komponentów optycznych, systemów chłodzenia itp., są stosunkowo wysokie. Może to ograniczyć stosowanie spawania laserowego przez mniejsze firmy lub producentów o ograniczonych budżetach.
Wysokie wymagania dotyczące doboru materiału: Spawanie laserowe ma stosunkowo wysokie wymagania dotyczące materiału i jakości przedmiotu obrabianego. Jest bardziej odpowiedni do materiałów wysoce przewodzących, takich jak metale, natomiast w przypadku niektórych materiałów nieprzewodzących lub przezroczystych jego zakres zastosowania jest ograniczony.
Trudności w obróbce materiałów o wysokiej temperaturze topnienia: W porównaniu z materiałami o wysokiej temperaturze topnienia, takimi jak wolfram, molibden itp., spawanie laserowe wymaga większej mocy i dłuższego czasu spawania, co może prowadzić do efektów termicznych i problemów z deformacją.
Wysokie wymagania dotyczące czyszczenia: Spawanie laserowe ma bardzo wysokie wymagania dotyczące jakości powierzchni przedmiotu obrabianego. Nawet drobne plamy, warstwy tlenków lub tłuszcz mogą mieć wpływ na jakość spawania. Dlatego przed spawaniem zwykle wymagane jest dokładne przygotowanie i oczyszczenie powierzchni.
Kwestie bezpieczeństwa: Wiązki lasera mają wysoką energię i mogą powodować uszkodzenie ludzkich oczu i skóry. Dlatego operatorzy muszą podjąć niezbędne środki bezpieczeństwa, takie jak noszenie odpowiednich okularów i odzieży ochronnej.
Zakłócenia światła widzialnego: Światło widzialne prawdopodobnie zakłóca działanie laserów światła widzialnego, co wymaga podjęcia środków zapewniających odpowiednią kontrolę światła w obszarze roboczym.

Co to jest spawanie tradycyjne?

Tradycyjna technologia spawania wykorzystuje źródło ciepła do stopienia materiału spawalniczego, a następnie schładza go i zestala, aby połączyć dwie lub więcej części. Tradycyjne spawanie obejmuje również spawanie w osłonie gazu, zgrzewanie punktowe, zgrzewanie oporowe i inne metody. Każda z tych tradycyjnych technologii spawania ma swoje zalety i zakres zastosowania. W zależności od konkretnych zastosowań i wymagań można wybrać odpowiednią metodę spawania do produkcji i naprawy.

Jak działa tradycyjne spawanie

Konwencjonalne techniki spawania to zestaw tradycyjnych metod łączenia metali i innych materiałów, które istnieją od wielu lat i są stosowane w wielu różnych dziedzinach produkcji i napraw. Oto kilka typowych tradycyjnych technik spawania:

Spawanie łukowe: Spawanie łukowe jest powszechną tradycyjną metodą spawania, która wykorzystuje łuk do wytworzenia wysokich temperatur w celu stopienia materiałów spawalniczych i przedmiotów obrabianych, a następnie ochłodzenia i zestalenia ich w celu utworzenia spoiny. Do głównych metod spawania łukowego zalicza się ręczne spawanie łukowe, spawanie w osłonie gazu (MIG), ręczne spawanie łukiem metalowym (SMAW/ARC) i spawanie TIG (GTAW).
Spawanie gazowe: Używanie płomienia do podgrzewania materiałów spawalniczych, topienia ich i łączenia. Najpopularniejszą metodą spawania gazowego jest spawanie acetylenowo-tlenowe, które wykorzystuje płomień acetylenu i tlenu do podgrzania przedmiotu obrabianego i jest odpowiednie do napraw blach, rur i metali.
Zgrzewanie oporowe: łączenie ze sobą dwóch elementów metalowych za pomocą prądu elektrycznego przepływającego przez przedmiot obrabiany w celu wytworzenia ciepła. Do głównych metod zgrzewania oporowego zalicza się zgrzewanie punktowe, zgrzewanie liniowe i lutowanie.
Zgrzewanie ciśnieniowe: Zgrzewanie ciśnieniowe to metoda łączenia ze sobą dwóch kawałków metalu poprzez zastosowanie ciepła i ciśnienia i obejmuje zgrzewanie punktowe oporowe, zgrzewanie oporowe i elektronikę.

Zalety spawania tradycyjnego

Tradycyjne procesy spawania pozostają jednak trwałym rozwiązaniem produkcyjnym dla wielu gałęzi przemysłu, a spawanie laserowe ma kilka zalet w porównaniu z tradycyjnymi metodami spawania. Konkretne punkty są następujące:

Niski koszt: Tradycyjny sprzęt spawalniczy jest na ogół stosunkowo niedrogi, a szkolenie operatorów jest tańsze. Zmniejsza to początkowe koszty inwestycji i koszty operacyjne i jest odpowiednie dla firm o ograniczonych budżetach.
Szerokie zastosowanie: Tradycyjną technologię spawania można stosować do różnych rodzajów materiałów, od metali po tworzywa sztuczne, a także do blach o różnej grubości. Ta wszechstronność sprawia, że nadaje się do różnorodnych zastosowań.
Spawanie dużych konstrukcji: Tradycyjne techniki spawania nadają się do spawania dużych konstrukcji, takich jak mosty, budynki i przemysł stoczniowy. Ma silną łączność i zastosowanie.
Trwałość: Tradycyjne techniki spawania zazwyczaj zapewniają mocne połączenia, odpowiednie do zastosowań wymagających połączeń o dużej wytrzymałości, takich jak pojazdy i konstrukcje inżynieryjne.
Zastosowanie automatyzacji: Tradycyjną technologię spawania można połączyć z automatyką i robotyką w celu poprawy wydajności produkcji, szczególnie w przypadku produkcji masowej.
Możliwość dostosowania do podłoża: Tradycyjne metody spawania są odpowiednie dla różnych typów podłoży, w tym różnych rodzajów materiałów metalicznych i niemetalowych.
Naprawa i renowacja: Tradycyjne techniki spawania nadal odgrywają ważną rolę w naprawach i konserwacji, zwłaszcza gdy są z dala od źródeł zasilania lub w skomplikowanych środowiskach.
Głębokość wtopienia: Spawanie konwencjonalne ma zazwyczaj większą głębokość spoiny i jest odpowiednie do zastosowań wymagających głębszych spoin.
Dostępność materiałów spawalniczych: Tradycyjne metody spawania często wykorzystują popularne materiały wypełniające, które często są łatwo dostępne.

Wady spawania tradycyjnego

Tradycyjne technologie spawania nadal mają wartość w wielu zastosowaniach, ale mają też pewne wady i ograniczenia. Oto niektóre z głównych wad tradycyjnych technologii spawania w porównaniu do technologii spawania laserowego:

Niższa dokładność: Proces spawania może powodować powstawanie dużych szerokości spoin i stref wpływu ciepła, co może prowadzić do deformacji przedmiotu obrabianego, niestabilności wymiarowej lub niedokładności połączenia spawanego.
Duży wpływ termiczny: Dopływ ciepła generowany przez tradycyjną technologię spawania jest stosunkowo wysoki, co może łatwo spowodować wpływ termiczny na dużą skalę na przedmiot obrabiany, co może niekorzystnie wpłynąć na wydajność i jakość przedmiotu obrabianego, szczególnie w przypadku materiałów wrażliwych na ciepło .
Niższa wydajność produkcji: Tradycyjne spawanie zwykle wymaga stosunkowo długiego czasu spawania ze względu na małą prędkość spawania. Ogranicza to efektywność produkcji na dużą skalę i może zwiększać koszty produkcji.
Wyższa emisja odpadów i gazów: Tradycyjne spawanie zwykle wymaga większej liczby materiałów wypełniających i materiałów odpadowych oraz powoduje powstawanie dużych ilości odpadów i emisji szkodliwych gazów, które są szkodliwe dla środowiska.
Duże ryzyko bezpieczeństwa: Płomienie i odpryski ciepła powstające podczas tradycyjnego spawania mogą powodować zagrożenie dla operatorów i otaczającego środowiska.
Wymagania dotyczące czyszczenia i obróbki końcowej: Tradycyjne procesy spawania często wymagają kolejnych etapów czyszczenia i obróbki w celu usunięcia pozostałości spawalniczych lub poprawy jakości spoin, co zwiększa czas i koszty produkcji.

Spawanie laserowe vs spawanie konwencjonalne: jaką metodę spawania wybrać?

Spawanie laserowe i spawanie tradycyjne mają swoje zalety. Tradycyjne spawanie jest łatwe do wdrożenia, a jego opanowanie wymaga niewielkich inwestycji i jest odpowiednie dla wszystkich gałęzi przemysłu produkcyjnego. Spawanie laserowe to najbardziej zaawansowany rodzaj spawania, oferujący wysoką precyzję, niskie odkształcenia termiczne i krótszy czas przetwarzania. Należy rozważyć, która metoda spawania jest dla Ciebie odpowiednia, w zależności od zastosowania, rodzaju projektu i budżetu:

Typ materiału

Pierwszą rzeczą, którą należy wziąć pod uwagę, jest rodzaj spawanego materiału. Spawanie laserowe jest na ogół bardziej odpowiednie do metali i spawania, podczas gdy tradycyjne techniki spawania są często odpowiednie do różnych typów materiałów, w tym metali, tworzyw sztucznych i szkła.

Wymagania dotyczące dokładności

Jeśli wymagana jest wysoka precyzja i dokładne spawanie, spawanie laserowe jest często lepszą opcją ze względu na wysoką precyzję i jakość spoiny. Tradycyjna technologia spawania nie jest w stanie spełnić tego wymagania dotyczącego precyzji.

Wpływ termiczny

Należy wziąć pod uwagę wpływ termiczny procesu spawania na przedmiot obrabiany. Jeżeli istnieje potrzeba zmniejszenia strefy wpływu ciepła, szczególnie podczas spawania materiałów wrażliwych na ciepło, często bardziej odpowiednie jest spawanie laserowe, ponieważ wytwarza mniejsze ciepło doprowadzone.

Efektywność produkcji

Jeśli wymagane jest spawanie na dużą skalę, tradycyjne techniki spawania są na ogół szybsze i dlatego mogą być bardziej odpowiednie do produkcji masowej. Spawanie laserowe jest wolniejsze i nadaje się do produkcji małych serii lub procesów precyzyjnych.

Względy kosztów

Szacowanie kosztów jest ważnym czynnikiem. Sprzęt laserowy jest na ogół droższy i wiąże się z wyższymi kosztami konserwacji. Tradycyjne techniki spawania są często tańsze, szczególnie w przypadku mniejszych projektów i firm o ograniczonych budżetach.

Grubość materiału

Weź pod uwagę grubość przedmiotu obrabianego. Spawanie laserowe jest odpowiednie w przypadku cieńszych materiałów, ale w przypadku grubszych materiałów może być konieczne wielokrotne przejścia. Spawanie konwencjonalne jest ogólnie odpowiednie dla materiałów o różnej grubości.

Wymagania środowiskowe i bezpieczeństwa

Weź pod uwagę środowisko pracy i wymagania bezpieczeństwa. Spawanie laserowe może wymagać bardziej rygorystycznych kontroli środowiskowych i środków bezpieczeństwa w celu ochrony bezpieczeństwa operatora.

Podsumować

Chociaż tradycyjne metody spawania mają swoje zalety, spawanie laserowe jest popularnym sposobem łączenia metali i zyskuje na popularności w wielu gałęziach przemysłu produkujących części ze względu na precyzję, kontrolę i możliwość spawania delikatnych lub cienkich części metalowych. Wybór odpowiedniej metody spawania będzie zależał od konkretnych potrzeb aplikacji, kosztów i standardów jakości. Jeśli szukasz spawacza laserowego, zastanów się Laser AccTek. Posiadamy udokumentowane doświadczenie w pracy w zakresie spawania laserowego, jeśli chcieliby Państwo uzyskać informacje na temat naszych możliwości spawania laserowego zapraszamy do odwiedzenia nas i kontaktu.

Sprzęt laserowy

Informacje kontaktowe

Uzyskaj rozwiązania laserowe