Edistyksellisenä työstötyökaluna laserilla on yhä tärkeämpi rooli teollisen hitsauksen alalla. Vaikka perinteinen laserhitsaustekniikka pystyy hallitsemaan näitä vikoja jossain määrin, sen tehoa rajoittavat usein kiinteät hitsausparametrit ja -prosessit. Viime vuosina laserswing-hitsaustekniikan ilmestyminen on tarjonnut uuden ratkaisun hitsausvirheiden hallintaan. Ottamalla käyttöön lasersäteen heilahtelu hitsausprosessin aikana, tekniikka voi parantaa merkittävästi hitsaussulan dynaamisia ominaisuuksia ja siten optimoida hitsauksen laatua. Laserswing-hitsaustekniikka perustuu pääasiassa lasersäteen ja heilahtelutekniikan tarkkaan ohjaukseen tehokkaan ja korkealaatuisen hitsauksen saavuttamiseksi.
Paranna ulkonäköä:
Aikanahitsausprosessi, lasersäde heilahtaa nopeasti ja tarkasti peittämään koko hitsausalueen. Kun säde liikkuu hitsaussuunnassa, se värähtelee eri muodoissa, kuten ympyränä, kahdeksikkona ja kierteenä. Chen ym. käyttivät heilahtelevaa laseria erilaisten alumiiniseosten hitsaukseen, ja heilahtelemattoman laserhitsauksen etu- ja takahitsausmorfologia parani merkittävästi verrattuna heilahtelemattomaan laserhitsaukseen. Lisäksi poikittaista heilahtelevaa laserhitsausta käytetään uran välyksen mukautuvuuden lisäämiseen. Joillakin johtavilla liitoskappaleilla on tarpeen laajentaa ylivirta-aluetta, on myös tarpeen laajentaa metallista liitospintaa, ja laserhitsausta on myös tarpeen heilauttaa, jotta metallisesta liitospinnasta tulee "U".
1. (a) ja (b) hitsin poikkileikkauksen morfologian ja hitsin koon tilastotiedot eri heilahdusmuodoilla; (c) Hitsin yläpinnan muodostuminen eri heilahdusmuodoilla.
Paranna huonoa sivuseinien fuusiota:
Perinteisessä kapearakoisessa laserhitsauksessa keskipaksuilla levyillä esiintyy helposti sivuseinän hitsausvirheitä, jotka johtuvat laserenergian epätasaisesta jakautumisesta uran suussa, suuresta lämmöntuonnista uran keskellä ja pienestä lämmöntuonnista uran sivuseinässä, mikä ei voi muodostaa hyvää yhdistelmää. Keskeinen toimenpide hitsausvirheiden ratkaisemiseksi on lisätä lämmöntuontia sivuseinään. Laserhitsauksessa säteen heilahtelun avulla voidaan saavuttaa lasersäteen järkevämpi energianjako työkappaleen pinnalle. Kun uran leveys muuttuu, säteen heilahtelun amplitudi säädetään vastaamaan uran leveyttä, jotta sivuseinään muodostuu tehokas lämmöntuonti.
2. Makroskooppinen kuva hitsauksesta ensimmäisestä kerroksesta (L1) seitsemänteen kerrokseen (L7) laserhitsauksessa oskilloinnin kanssa tai ilman.
Vähennä huokoisuusvirheitä:
Lasersäteen hitsaushuokosiin kohdistuvan heilahtelun estomekanismin voidaan katsoa johtuvan pienten reikien vakauden paranemisesta ja nestemäisen metallin juoksevuuden paranemisesta. Kuva 3 esittää merkkiainehiukkasten osoittaman sulan altaan virtauskäyttäytymisen hitsausprosessin aikana. Valonsäteen heiluminen saa pienen reiän muodostamaan suurtaajuisen ja nopean pyörivän sekoitusliikkeen, mikä edistää kuplien ylivuotoa ja "pyydystää" jähmettyneitä huokosia. Samalla valonsäteen heiluminen lisää pienen reiän pinta-alaa ja vähentää sen epävakauden aiheuttaman romahtamisen todennäköisyyttä kuplien muodostamiseksi.
3. (a) ja (b) merkkiainehiukkasten radat hitsauksen aikana; Avaimenreiän aukon alue: (c) ei heiluvaa laseria (d) heiluva laser.
Vähennä halkeamavirheitä:
Lämpöhalkeama on hitsausprosessissa sisäisen jännityksen ja metallurgisten tekijöiden vuorovaikutuksesta syntyvä vika, jota esiintyy usein hitsauksen lämpövaikutusvyöhykkeellä (HAZ). Tällaisten halkeamien muodostuminen liittyy materiaalin herkkyyteen korkeissa lämpötiloissa, hitsausjännityksessä ja materiaalin kemiallisessa koostumuksessa. Perinteinen laserhitsaustekniikka voi aiheuttaa lämpöhalkeamia hitsausprosessissa pääasiassa seuraavista syistä: Ensinnäkin laserhitsauksen suuren energiankulutuksen vuoksi, mikä johtaa hitsausalueen nopeaan kuumenemiseen ja jäähtymiseen, mikä puolestaan aiheuttaa suuren lämpögradienttia ja lämpöjännitystä. Toiseksi hitsausprosessin metallurginen reaktio voi johtaa alhaisen sulamispisteen omaavien epäpuhtauselementtien erottumiseen, mikä muodostaa hauraan faasin ja lisää halkeamien herkkyyttä. Lopuksi materiaalin nopea jähmettyminen voi johtaa mikrorakenteen heterogeenisyyteen, ja pylväsmäisten kiteiden kasvusuunta on sulasta altaasta keskustaan, kuten kuvassa 4 on esitetty. Tässä tapauksessa halkeiluherkkyys kasvaa merkittävästi.
4. Laserhitsauksen jähmettymistila (a) perinteinen laserhitsaus (b) heiluva laserhitsaus.
Oskilloiva laserhitsaustekniikka voi tehokkaasti vähentää tai poistaa kuumien halkeamien esiintymisen ottamalla käyttöön oskilloivan lasersäteen. Oskilloivassa laserhitsausprosessissa lasersäteen jaksollinen värähtely voi edistää metallin virtausta sulassa altaassa, mikä parantaa mikrorakenteen tasaisuutta, ja rae kasvaa koaksiaalisesti sulan altaan keskellä, kuten kuvassa 5 on esitetty. Nämä koaksiaaliset rakeet toimivat suojaavana esteenä estäen halkeamien etenemisen ja toimivat lämmöneristyskerroksena estäen halkeamien etenemisen edelleen. Samalla oskilloiva laser auttaa vähentämään hauraiden faasien muodostumista komponenttien erottelun vuoksi, mikä vähentää lämpöhalkeilun riskiä.
5. (A) perinteisten laserhitsaushitsausten jähmettymismikrorakenteen ominaisuudet (B) laserkeinuntahitsausten (CCW) jähmettymismikrorakenteen ominaisuudet.
Verrattuna laserhitsaukseen, swing-laserhitsaustekniikkaa on pidetty tehokkaana tapana vähentää huokoisuuden taipumusta ja parantaa vikoja, kuten sivuseinien sulamattomuutta. Säteen sekoittavan vaikutuksen ansiosta sulaan altaaseen sillä on merkittäviä etuja raon sovituksen parantamisessa, mikrorakenteen tasaisuuden parantamisessa ja rakeiden hienontamisessa. Laserhitsaustekniikan soveltaminen voi laajentaa laserhitsauksen käyttöä, ja lasertehokas tarkkuushitsaus voidaan saavuttaa suuremmille työkappaleille ja leveämmille hitseille, eli tuotteen perusprosessi ja kokoonpanon tarkkuus paranevat.
Julkaisuaika: 21. helmikuuta 2025
