In de moderne industriële productiefabrieken,laserlassen en booglassen zijn als twee scherpe gereedschappen met duidelijke randen, die gezamenlijk de enorme vraag naar metaalverbindingen ondersteunen. Van precieze en kleine medische apparaten tot grote constructies zoals schepen en bruggen, hoewel hun toepassingsgebieden soms overlappen, vormen ze ook duidelijke verschillen in kernkenmerken. Een grondig begrip van de essentiële verschillen tussen deze twee belangrijke technologieën is de belangrijkste hoeksteen voor het bereiken van een precieze selectie en het maximaliseren van de efficiëntie in de engineeringpraktijk.
I. Energiebronnen: Van lichtquanta tot ioniserende bogen
Laserlassen: Laserlassen is een efficiënte en precieze lasmethode die een laserstraal met een hoge energiedichtheid als warmtebron gebruikt. Laserlassen is een van de belangrijke toepassingen van laserbewerkingstechnologie. Laserlassen kan worden bereikt door gebruik te maken van continue of gepulseerde laserstralen. De principes van laserlassen kunnen worden onderverdeeld in warmtegeleidingslassen en laser diepe penetratielassen.
Het principe van warmtegeleidingslaserlassen is als volgt: De laserstraling verwarmt het te bewerken oppervlak en de oppervlakte warmte diffundeert via warmtegeleiding naar het interieur. Door de laserparameters te regelen, zoals de breedte, energie, piekvermogen en herhalingsfrequentie van de laserpuls, wordt het werkstuk gesmolten om een specifieke smeltpoel te vormen.
(1) Vermogensdichtheid. Vermogensdichtheid is een van de meest cruciale parameters bij laserbewerking. Door een relatief hoge vermogensdichtheid toe te passen, kan de oppervlaktelaag binnen een microseconde tijdsbereik tot het kookpunt worden verwarmd, waardoor een grote hoeveelheid verdamping ontstaat. Daarom is een hoge vermogensdichtheid gunstig voor materiaalverwijderingsbewerkingen, zoals boren, snijden en graveren. Bij een lagere vermogensdichtheid duurt het enkele milliseconden voordat de oppervlaktelaagtemperatuur het kookpunt bereikt. Voordat de oppervlaktelaag verdampt, bereikt de onderste laag het smeltpunt, wat bevorderlijk is voor het vormen van een goede smeltlas.
(2) Laserpuls golfvorm. De golfvorm van laserpulsen is een belangrijk punt bij laserlassen, vooral voor het lassen van dunne platen. Wanneer een laserstraal met hoge intensiteit op het oppervlak van een materiaal wordt gericht, wordt 60 tot 98% van de laserenergie op het metalen oppervlak gereflecteerd en gaat verloren, en de reflectie varieert met de oppervlaktetemperatuur. Tijdens de periode van een laserpuls varieert de reflectie van metalen sterk.
(3) Laserpulsbreedte. Pulsbreedte is een van de belangrijke parameters bij gepulseerd laserlassen. Het is niet alleen een cruciale parameter die materiaalverwijdering onderscheidt van het smelten van materiaal, maar ook een belangrijke parameter die de kosten en het volume van de verwerkingsapparatuur bepaalt.
(4) Lassnelheid. De lassnelheid beïnvloedt de hoeveelheid warmte-inbreng per tijdseenheid. Als de lassnelheid te laag is, zal de warmte-inbreng te groot zijn, waardoor het werkstuk doorbrandt. Als de lassnelheid te hoog is, zal de warmte-inbreng te klein zijn, waardoor het werkstuk niet wordt doordrongen.
Booglassen: De energie komt van de boog die wordt gevormd door de continue ontlading tussen de elektrode (elektrode of draad) en het werkstuk. De hoge temperatuur die door de elektrische boog wordt gegenereerd (meestal boven de 5000°C) zorgt ervoor dat de elektrode en het basismetaal tegelijkertijd smelten om een smeltpoel te vormen. Afhankelijk van het type elektrode en de beschermingsmethode wordt het verder ingedeeld in meerdere benaderingen:
Gasbooglassen (MIG/MAG): Voer continu de lasdraad als elektrode in en spuit tegelijkertijd inert of actief beschermgas (argon, CO₂ of hun mengsels).
Wolfraam inert gaslassen (TIG): Het gebruikt een vuurvaste wolfraamelektrode en wordt beschermd door inert gas (voornamelijk argon). Toevoegdraad kan al dan niet worden toegevoegd en het basismateriaal wordt gesmolten door de warmte van de boog.
Afgeschermd booglassen (SMAW): De beklede elektrode smelt onder de hitte van de elektrische boog en de bekleding genereert beschermgas en slak om de smeltpoel te bedekken.
Ondergedompeld booglassen (SAW): De lasdraad en het korrelige flux worden tegelijkertijd in de boogzone gevoerd. De boog brandt onder de fluxlaag en de flux smelt om slak te vormen die de smeltpoel bedekt.
II. Diepgaande analyse van kernprestatie dimensies
Laserlassen: Belangrijke voordelen. Energie is sterk geconcentreerd, de warmte-inbreng is extreem laag en de warmte-beïnvloede zone is zeer smal. Dit vermindert de lasvervorming en restspanning aanzienlijk, vooral geschikt voor dunne platen, precisieonderdelen en geassembleerde componenten, waardoor de daaropvolgende omslachtige correctieprocessen effectief worden vermeden.
Booglassen: De warmte-inbreng is relatief hoog en wijdverspreid, en de warmte-beïnvloede zone is aanzienlijk breder. Vervormings- en restspanningsproblemen zijn prominenter, vooral bij het lassen van dunne platen, waarbij een bijzonder voorzichtig gereedschapsontwerp en lasvolgordeplanning vereist zijn.
Lassnelheid en efficiëntie
Laserlassen: Belangrijke voordelen. Het heeft een extreem hoge energiedichtheid en een lassnelheid die ver boven die van de meeste booglasmethoden ligt. De voordelen in snelle geautomatiseerde productielijnen zijn onvervangbaar.
Booglassen: De snelheid is relatief laag. Hoewel ondergedompeld booglassen of snelle MIG-lassen relatief hoge snelheden kunnen bereiken, zijn ze meestal nog steeds lager dan laserlassen. De efficiëntie wordt beperkt door de fysische eigenschappen van de boog en het druppelovergangsproces.
Penetratievermogen en lasvorming:
Laserlassen: Voordelen (vooral diepe penetratielassen). Het sleutelgaten effect maakt het goed in het bereiken van lassen met een grote diepte-breedteverhouding, en het kan dikke platen in één keer penetreren. Lasnaden zijn meestal smal en diep, met een glad en mooi oppervlak.
Booglassen: Het penetratievermogen is relatief beperkt en de diepte-breedteverhouding is klein. Voor het lassen van dikke platen is meestal afschuining vereist voor meerlaags en meerpaslassen. De breedte van de lasnaad is meestal groter dan die van laserlassen, en de vorming hangt af van specifieke procesparameters en de vaardigheden van de lasser.
III. Materiaalaanpassingsvermogen en diktebereik:
Laserlassen
Voordelige materialen: Gemeenschappelijke metalen zoals koolstofstaal, roestvrij staal, aluminiumlegering en titaniumlegering zijn allemaal van toepassing. Voor sterk reflecterende materialen zoals koper en goud zijn speciale golflengten (groen licht, blauw licht) of een hoger vermogen vereist om reflectie te overwinnen.
Diktebereik: Bedreven in dunne platen en middelzware platen. Hoogvermogenlasers (zoals 10.000-watt fiberlasers) kunnen ook dikkere materialen (> 10 mm) lassen, maar de apparatuurkosten zijn enorm gestegen. Het lassen van verschillende metalen (zoals staal-aluminium) heeft een groot potentieel, maar vereist een precieze controle.
Booglassen
Voordelen: Het is van toepassing op een extreem breed scala aan materialen, dat bijna alle lasbare metalen omvat (staal, roestvrij staal, aluminium, koper, nikkellegeringen, gietijzer, enz.). Er zijn geen speciale moeilijkheden voor sterk reflecterende materialen.
Diktebereik: Extreem breed aanpassingsvermogen. Het kan alles aan, van ultradunne folies (waarvoor speciale technologieën zoals microstraal TIG/Plasma vereist zijn) tot gigantische structuren van honderden millimeters dik (zoals ondergedompeld booglassen voor scheepsbouw en elektroslaklassen van dikke platen), en is de belangrijkste kracht bij het lassen van dikke en grote onderdelen.
Laserlassen, met zijn kenmerken van hoge snelheid, lage warmte-inbreng, hoge precisie en grote aspectverhouding, heeft zich onderscheiden op het gebied van precisieproductie en efficiënte automatisering. Booglassen, met zijn voordelen van brede materiaalaanpassing, sterke dikke plaatcapaciteit, lage apparatuurkosten en flexibele bediening, heeft een diepe basis in de zware industrie en op locatie constructie. Beide spelen hun sterke punten uit in het grootse plan van industriële productie en stimuleren gezamenlijk de continue uitbreiding van de grenzen van verbindingstechnologieën. De wijsheid van een ingenieur ligt in het waarnemen van de kernbehoeften van specifieke toepassingsscenario's en het vinden van het meest geschikte evenwichtspunt in de driehoek van kosten, efficiëntie en kwaliteit, waardoor de verbinding van metalen zowel stevig en betrouwbaar als efficiënt en economisch is.