Primerjava moči laserskega varjenja s TIG varjenjem različnih kovin

Trdnost varjenega spoja ni povezana le z izbiro metode varjenja, temveč ima tudi pomemben vpliv na kovino, ki jo varimo. Različne kovine se različno odzivajo na toploto, hitrost hlajenja, odbojnost in zaščito pred plini. Zato učinki laserskega varjenja in TIG varjenja na različne materiale ne bodo popolnoma enaki.

Ta priročnik ponuja podrobno primerjavo laserskega varjenja in TIG varjenja na podlagi različnih vrst kovin . Če želite izbrati močnejšo in primernejšo metodo varjenja za določeno kovino, vam bo ta članek pomagal pri natančnejši presoji.

Kako različne kovine vplivajo na trdnost varjenja

Preden primerjamo različne tehnike varjenja, je bistveno najprej razumeti razloge, zakaj se kovine različno odzivajo:

• Toplotna prevodnost vpliva na to, kako hitro se toplota odvaja
  
• Temperatura taljenja vpliva na potrebe po energiji
  
• Odsevnost vpliva na absorpcijo energije (zlasti pri laserskem varjenju)
  
• Sestava zlitine vpliva na krhkost in mikrostrukturo
  
• Občutljivost na oksidacijo vpliva na zahteve glede zaščitnega plina

Ti dejavniki bodo določili, ali je določena kovina bolj primerna za lasersko varjenje ali pa je za doseganje močnejšega spoja potrebno argonsko obločno varjenje.

Nerjaveče jeklo – lasersko varjenje ponuja večjo trdnost za tanke profile

Nerjaveče jeklo ima zmerno toplotno prevodnost in odlično absorpcijo laserskega sevanja, vendar na trdnost zvara vpliva tudi zaščitni plin pri nerjavnem jeklu.

Trdnost laserskega varjenja nerjavečega jekla

• Globoka penetracija in ozki šivi
  
• Zelo majhno območje vpliva toplote
  
• Ob ustrezni zaščiti ohranja odpornost proti koroziji
  
• Idealno za tanke pločevine iz nerjavečega jekla
  
• Ustvarja močne spoje z minimalnimi deformacijami

Pri varjenju nerjavečega jekla debeline manj kot 3 mm lasersko varjenje običajno doseže večjo natezno trdnost v primerjavi z argonskim obločnim varjenjem.

Trdnost TIG varjenja na nerjavnem jeklu

• Ustvarja močne, duktilne zvare
  
• Boljša toleranca prileganja
  
• Dobro deluje na debelejših delih nerjavečega jekla
  
• Bolj prizanesljiv za popravila in delo po meri

Razsodba o moči

✔ Tanko nerjavno jeklo (≤ 3 mm): Lasersko varjenje je močnejše.

✔ Debelejše nerjavno jeklo: TIG varjenje lahko ustvari močnejše in bolj duktilne spoje.

Lasersko varjenje se zelo dobro obnese na tankem nerjavnem jeklu, z visoko trdnostjo zvara in minimalno deformacijo. Argonsko obločno varjenje je bolj primerno za varjenje debelejših materialov. Izbira metode varjenja je odvisna predvsem od debeline materiala in želene natančnosti.

Aluminij – TIG pogosto zagotavlja zanesljivejšo trdnost

Zaradi visoke toplotne prevodnosti in odbojnosti aluminija je lasersko varjenje zahtevno, trdnost pa se lahko zelo razlikuje glede na hitrost varjenja.

Trdnost laserskega varjenja aluminija

• Zelo hiter, visokoenergijski postopek
  
• Globoka penetracija možna pri visoki moči
  
• Vendar bolj nagnjena k poroznosti
  
• Občutljiv na oksidacijo in prekrivanje s plinom
  
• Odbojnost zmanjšuje učinkovitost absorpcije

Trdnost TIG varjenja na aluminiju

• Boljši nadzor nad polnilom
  
• Močni, duktilni zvari, primerni za konstrukcijske aplikacije
  
• Nižje tveganje poroznosti z ustreznimi parametri
  
• Dobro deluje v širokem razponu debelin

Razsodba o moči

✔ Splošna konstrukcijska dela: TIG je močnejši.

✔ Visokohitrostno, natančno varjenje tankega aluminija (<2 mm): Lasersko varjenje je lahko močno, vendar zahteva popolno pripravo.

Lasersko varjenje lahko ustvari tudi zelo močne aluminijaste zvare, vendar je to mogoče le, če je montaža natančna, površina čista in je zasnova šobe ustrezna. Pametni ročni laserski varilni aparati Dynalasers lahko te operacije opravljajo z veliko učinkovitostjo.

Ogljikovo jeklo – obe metodi sta močni, vendar ima laser prednost pri tankih rezih

Ogljikovo jeklo ima zelo dober absorpcijski učinek na laserje, zato ga je mogoče dobro variti tako z laserskim varjenjem kot z argonskim obločnim varjenjem.

Trdnost laserskega varjenja na ogljikovem jeklu

• Visoka penetracija z ozkimi šivi
  
• Zelo nizko popačenje
  
• Visoka zmogljivost na tankih ploščah
  
• Hitro in ponovljivo
  
• Zahteva dobro zaščito za preprečevanje oksidacije

Trdnost TIG varjenja na ogljikovem jeklu

• Močni, duktilni zvari za konstrukcijske aplikacije
  
• Dobro deluje za debelo ogljikovo jeklo
  
• Dober nadzor polnila
  
• Ni tako hitro kot lasersko varjenje

Razsodba o moči

✔ Tanko ogljikovo jeklo (<3 mm): Lasersko varjenje je močnejše.

✔ Debelo ogljikovo jeklo (> 4 mm): TIG varjenje običajno ponuja boljšo vzdržljivost spoja.

Tako lasersko kot TIG varjenje ustvarjata močne spoje na ogljikovem jeklu, vendar je lasersko varjenje boljše na tankih odsekih zaradi večje učinkovitosti prodiranja in manjše deformacije. Pri debelejšem ogljikovem jeklu TIG varjenje običajno zagotavlja večjo vzdržljivost in duktilnost.

Baker – lasersko varjenje zagotavlja vrhunsko trdnost

Baker ima izjemno visoko toplotno prevodnost, zato ga je precej težko variti z argonskim obločnim varjenjem.

Moč laserskega varjenja bakra

• Zagotavlja koncentrirano energijo visoke gostote
  
• Zmogljiv za učinkovito prodiranje v baker
  
• Ustvarja močne, enakomerne zvare
  
• Minimalno širjenje toplote
  
• Primerno za baterijske jezičke, vodila, elektroniko

Trdnost TIG varjenja bakra

• Zahteva visoko spretnost
  
• Potreben je visok dovod toplote
  
• Nagnjeno k popačenju
  
• Težko je doseči enakomerno penetracijo

Razsodba o moči

✔ Baker: Lasersko varjenje je bistveno močnejše in bolj praktično.

Lasersko varjenje lahko koncentrira dovolj energije, da kompenzira visoko toplotno prevodnost bakra, s čimer olajša oblikovanje močnega in stabilnega varjenega spoja. Argonsko obločno varjenje lahko vari tudi baker, vendar zahteva veliko toplote in višjo raven tehničnega znanja.

Medenina – lasersko varjenje zagotavlja čistejše in močnejše spoje

Baker vsebuje cink, cink pa je pri visokih temperaturah še posebej nagnjen k izhlapevanju. Če želite, da je zvar močan in da je varni šiv gladek, je treba temperaturo pravilno nadzorovati.

Trdnost laserskega varjenja medenine

• Minimalni vnos toplote zmanjša izhlapevanje cinka
  
• Močnejša mikrostruktura
  
• Čistejši, enakomerni zvari

Trdnost TIG varjenja na medenini

• Visoka temperatura povzroči izgorevanje cinka
  
• Šibkejša trdnost varjenja
  
• Večja poroznost in onesnaženost

Razsodba o moči

✔ Medenina: Lasersko varjenje ustvarja močnejše in čistejše zvare.

Pri varjenju medeninastih komponent, ki zahtevajo visoko trdnost, stabilnost in lepe varilne šive, je lasersko varjenje običajno boljše kot argonsko obločno varjenje.

Titan – oba zagotavljata močne zvare, laser pa boljšo konsistenco

Titan je pri segrevanju zelo reaktiven, zato je kakovost varjenja odvisna od natančnega nadzora in odlične zaščite. Tako lasersko kot TIG varjenje lahko ustvarita močne spoje, vendar se konsistence razlikuje glede na metodo in uporabo.

Trdnost laserskega varjenja titana

• Stabilna varilna talilna jama
  
• Močni, čisti sklepi
  
• Zelo ozka HAZ
  
• Odlična odpornost na korozijo
  
• Idealno za vesoljske in medicinske komponente

Trdnost TIG varjenja na titanu

• Zelo močni sklepi
  
• Zahteva popolno zaščito in visoko spretnost
  
• Večja HAZ poveča tveganje za krhkost

Razsodba o moči

✔ Oba sta močna, vendar lasersko varjenje ponuja večjo doslednost za natančno delo.

Toplotno prizadeto območje laserskega varjenja je manjše in plinska zaščita je stabilnejša, zato je lažje doseči visokokakovostne varilne šive. Tudi TIG varjenje lahko doseže dobro trdnost, vendar ima višje obratovalne zahteve.

Inconel in nikljeve zlitine – lasersko obdelava pogosto boljša

Te visokozmogljive zlitine imajo nizko toplotno prevodnost in visoko trdnost, kar pomeni, da bo postopek varjenja zahtevnejši. Med varjenjem je potreben natančen nadzor energije, da se zagotovi uspešen zaključek varilnega postopka.

Moč laserskega varjenja

• Globoka, ozka penetracija
  
• Odlična mikrostrukturna stabilnost
  
• Nizko popačenje

Trdnost TIG varjenja

• Močni zvari, vendar počasnejši
  
• Večja HAZ
  
• Večje tveganje za razpoke

Razsodba o moči

✔ Lasersko varjenje zagotavlja močnejše in stabilnejše zvare za natančne aplikacije.

Povzetek tabele – Primerjava trdnosti med kovinami

Kovina	Močnejši za tanke reze	Močnejši za debelejše dele	Opombe
Nerjaveče jeklo	Laser	TIG	Laser se odlično obnese pod 3 mm
Aluminij	Laser (tanek)	TIG	TIG boljša strukturna zanesljivost
Ogljikovega jekla	Laser	TIG	Laser hitrejši, TIG bolj duktiven
Baker	Laser	TIG brez prednosti	Laser očitno boljši
Brass	Laser	TIG šibek	Laser zmanjšuje izhlapevanje cinka
Titanium	Laser (dosleden)	Oba močna	TIG zahteva zelo visoko stopnjo znanja in spretnosti
Inconel/nikelj	Laser	TIG	Laser zmanjšuje tveganje za razpoke

zaključek

Katera metoda varjenja je močnejša, je v glavnem odvisno od vrste in debeline kovine. Za proizvajalce, ki želijo ohraniti konstantno varilno moč pri različnih materialih, lahko ročni laserski varilni stroj Dynalasers poskrbi za bolj dosleden postopek varjenja z manjšo deformacijo ter zagotavlja zanesljivo delovanje pri tankih materialih in natančni obdelavi.