Ve svářečském průmyslu je významným problémem nedostatek kvalifikovaných pracovníků. Zvládnutí tradičních svařovacích technik, jako je TIG a MIG, často vyžaduje roky zkušeností. Moderní vymoženosti, zejména ruční laserové svařování, však nabízejí řešení, které se lze naučit během několika týdnů, nikoli let. Tento článek, jehož autorem je Joe Dallarosa, se zabývá základními rozdíly mezi tradičními metodami svařování a svařováním laserem a pomáhá svářečům pochopit, jak může tato moderní technika zvýšit produktivitu a ziskovost.
Moderní možnosti svařování: Fotony vs. elektrony
Mnoho tradičních svařovacích postupů využívá k dosažení spojení kovových částí elektřinu nebo elektrony. Mezi tyto procesy patří mimo jiné svařování elektronovým paprskem (EB), svařování plynovým wolframovým obloukem (TIG), svařování kovovým obloukem v ochranné atmosféře (SMAW), svařování plynovým obloukem (MIG nebo MAG), svařování atomárním vodíkem, bodové svařování, plazmový oblouk, uhlíkový oblouk a tažený oblouk (svařování kolíky). Tento článek se zabývá základními rozdíly mezi laserovým svařováním fotony a elektrony.
Tradiční svařovací techniky
Tradiční svařování pomocí elektronů vyžaduje zdroj napětí, který může být buď střídavý, nebo stejnosměrný. Zdroj poskytuje potřebný proud pro tloušťku svařovaného materiálu. Tyto elektrony jsou přiváděny k obrobku prostřednictvím napájené elektrody, kterou může být wolframový hrot (TIG), kovový drát (MIG) nebo tavná tyč (SMAW). Aby mohl proud protékat, musí být obrobek připojen k elektrickému uzemnění.
Princip elektronového svařování je jednoduchý: elektrický oblouk spojí elektrodu s obrobkem, čímž vznikne proud elektrického proudu (elektronů) vytvářející plazmu. Tato plazma a proud vytvářejí roztavenou svarovou lázeň, která spojuje oba díly a tuhne při postupu (pohybu) oblouku.
Tato roztavená lázeň se může blížit teplotě 2500 °C (4530 °F) a musí být chráněna před oxidační atmosférou pomocí ochranného plynu, jako je dusík, argon nebo helium. Moderní svařovací stroje jsou vybaveny přesnou regulací proudu, radiofrekvenční modulací pro iniciaci a stabilizaci oblouku, funkcí pulzního oblouku a dalšími funkcemi, které usnadňují dosažení kvalitních svarů.
Výzvy v tradičním svařování
Je třeba poznamenat, že při stejnosměrném elektronovém svařování vzniká magnetické pole, které může oblouk rušit a způsobit, že neproudí na nejkratší vzdálenost k obrobku. To může vést k nesrovnalostem ve svarovém svazku, jako jsou rozstřiky a pórovitost. Protože proud ve střídavém proudu je střídavý, má to malý vliv na vytváření magnetického pole. Svářeči obecně dávají přednost stejnosměrným procesům, protože vytvářejí lépe kontrolovatelný oblouk, což vede k menšímu rozstřiku a lépe vypadajícím svarovým kuličkám.
Tradiční svařovací procesy vytvářejí velkou tepelně ovlivněnou zónu (HAZ), která způsobuje změny vlastností okolního materiálu. To může vést ke vzniku více oblastí s různými vlastnostmi, které ovlivňují kvalitu a pevnost svaru.
Laserové svařování - moderní alternativa
Laserové svařování představuje moderní alternativu k tradičním metodám a nabízí přesné a efektivní výsledky. První funkční laser byl uveden do praxe v roce 1960 Theodorem Maimanem. Za pouhých šest desetiletí se lasery staly nedílnou součástí moderní infrastruktury. Je pravděpodobné, že právě teď, když čtete tento článek, buď přímo, nebo nepřímo používáte laser. Používání laseru zahrnuje několik různých vlastností světla, jako je vlnová délka (barva), výkon, velikost laserového bodu a použití laseru buď v kontinuálním (CW), nebo v pulzním režimu, kdy se mění opakovací frekvence a šířka pulzu (jak dlouho světlo během daného cyklu svítí).
Laserové svařování vyžaduje zdroj fotonů, které mohou být na obrobek přivedeny přímo laserovými diodami nebo vedením laserového světla přes vlákno (tzv. "čerpání"), které je dopováno materiálem, jenž vytváří specifické laserové světlo pro danou aplikaci. Toto světlo (fotony) je pak přenášeno skleněným vláknem a následně řadou čoček, kde je zaostřeno na materiál. Toto světlo se nachází v infračervené části spektra, kde je vzniklé laserové světlo účinné a může být absorbováno některými kovy. Představte si, že pomocí lupy rozděláte oheň pomocí slunce - laserové svařování funguje na stejném principu.
Typy laserového svařování
Svařování vedením tepla
Tento proces využívá soustředěné světlo k zahřátí materiálu v blízkosti povrchu, čímž se vytvoří svarová lázeň, která se rychle ochladí a ztuhne, čímž se díly spojí. Energie z fotonů vstupuje do svarové zóny vedením tepla, čímž vzniká hladký, estetický a přesný svar.
Svařování hlubokým průnikem/klíčovým otvorem
Tento proces využívá úzký paprsek zaostřeného světla k vytvoření hlubokého, úzkého kanálu roztaveného materiálu. Vedlejším produktem tohoto extrémního množství energie, které dopadá na obrobek, jsou kovové páry, které během několika milisekund vytvoří dutinu. Tato dutina vyplněná parami je známá jako klíčová dírka , která se při postupu (pohybu) laseru zaplní roztaveným kovem. Tento typ svařování vytváří úzký svařovací kanál, který lze použít na materiály o tloušťce půl palce a více.
Výhody laserového svařování
Bylo prokázáno, že laserové svařování je až 10krát rychlejší než konvenční svařování elektrony. Vytváří malý bod koncentrovaného světla s hustotou výkonu blízkou 10MW/cm² (1,6MW/in²), což vede k menší tepelně ovlivněné zóně. To přináší jasné výhody v pevnosti, vzhledu a integritě svaru. Kromě toho se lze laserové svařování rychle naučit, což řeší nedostatek talentů v oboru tím, že se noví pracovníci mohou zdokonalit během několika týdnů namísto let.
Závěr
Laserové svařování nabízí oproti tradičním metodám svařování řadu výhod, včetně vyšší efektivity, přesnosti a kratší doby zaškolení. Přechodem na laserové svařování mohou společnosti řešit nedostatek talentů, zvýšit produktivitu a ziskovost. Zvláštním pokrokem v této oblasti je ruční laserové svařování, které kombinuje přesnost a účinnost tradičního laserového svařování s flexibilitou a snadným použitím potřebným v různých pracovních prostředích. Ruční laserové svářečky, jako je například laserová svářečkaTheo MA1, jsou ideální pro úkoly vyžadující mobilitu a všestrannost, což z nich činí vynikající volbu pro potřeby moderního svařování.
Přihlášením se k odběru našeho newsletteru budete informováni o nejnovějších pokrocích ve svařovací technice. Dostávejte aktualizace, tipy a odborné postřehy přímo do své e-mailové schránky. Zaregistrujte se níže.
