Laserliitostekniikka eli laserhitsaustekniikka käyttää tehokasta lasersädettä materiaalin pinnan säteilytyksen kohdistamiseen ja säätelyyn. Materiaalin pinta absorboi laserenergian ja muuntaa sen lämpöenergiaksi, jolloin materiaali lämpenee ja sulaa paikallisesti, minkä jälkeen se jäähdytetään ja jähmettyy, jolloin saavutetaan homogeenisten tai erilaisten materiaalien liitos. Laserhitsausprosessi vaatii laserin tehotiheyden 10410:een8W/cm²2Perinteisiin hitsausmenetelmiin verrattuna laserhitsauksella on seuraavat edut.
Laserliitostekniikka eli laserhitsaustekniikka käyttää tehokasta lasersädettä materiaalin pinnan säteilytyksen kohdistamiseen ja säätelyyn. Materiaalin pinta absorboi laserenergian ja muuntaa sen lämpöenergiaksi, jolloin materiaali lämpenee ja sulaa paikallisesti, minkä jälkeen se jäähdytetään ja jähmettyy, jolloin saavutetaan homogeenisten tai erilaisten materiaalien liitos. Laserhitsausprosessi vaatii laserin tehotiheyden 10410:een8W/cm²2Perinteisiin hitsausmenetelmiin verrattuna laserhitsauksella on seuraavat edut.
1-plasmapilvi, 2-sulamismateriaali, 3-avaimenreikä, 4-fuusiosyvyys
Avaimenreiän olemassaolon vuoksi lasersäde, säteilytettyään avaimenreiän sisäpuolen, lisää laserin absorptiota materiaalissa ja edistää sulan altaan muodostumista sironnan ja muiden vaikutusten jälkeen, kahta hitsausmenetelmää verrataan seuraavasti.
Yllä oleva kuva esittää saman materiaalin ja saman valonlähteen laserhitsausprosessia. Energianmuunnosmekanismi tapahtuu vain avaimenreiän kautta. Avaimenreikä ja reiän seinämän lähellä oleva sula metalli liikkuvat lasersäteen etenemisen mukana. Sula metalli liikkuu avaimenreiästä poispäin jäljelle jääneestä ilmasta täyttääkseen ja tiivistyäkseen muodostaen hitsaussauman.
Jos hitsattava materiaali on erilainen metalli, lämpöominaisuuksien eroilla on suuri vaikutus hitsausprosessiin. Esimerkiksi eri materiaalien sulamispisteiden, lämmönjohtavuuden, ominaislämpökapasiteetin ja laajenemiskertoimien erot vaikuttavat merkittävästi hitsausjännitykseen, hitsausmuodonmuutokseen ja hitsatun liitosmetallin kiteytymisolosuhteiden muutoksiin, mikä puolestaan heikentää hitsin mekaanisia ominaisuuksia.
Siksi hitsausympäristön erilaisten ominaisuuksien mukaan hitsausprosessi on kehittänyt lasertäytehitsausta, laserjuottoa, kaksoispalkkilaserhitsausta, laserkomposiittihitsausta jne.
Laserlangan täyttöhitsaus
Alumiinin, titaanin ja kupariseosten laserhitsausprosessissa näiden materiaalien alhaisen laservalon absorption (<10 %) vuoksi valolla tuotetulla plasmalla on tietty laservalon suojaus, joten roiskeita muodostuu helposti ja ne johtavat vikoihin, kuten huokoisuuteen ja halkeamiin. Lisäksi hitsauksen laatuun vaikuttaa myös se, että työkappaleiden välinen rako on suurempi kuin hitsauspisteen halkaisija ohutlevysputteroinnin aikana.
Yllä mainittujen ongelmien ratkaisemisessa parempi hitsaustulos voidaan saavuttaa käyttämällä lisäainemenetelmää. Lisäaine voi olla lankaa tai jauhetta, tai voidaan käyttää ennalta asetettua lisäainemenetelmää. Pienen fokusoidun pisteen ansiosta hitsaus kapenee ja sen pinta muuttuu hieman kuperaksi lisäaineen levittämisen jälkeen.
Laserjuotos
Toisin kuin fuusiohitsauksessa, jossa kaksi hitsattua osaa sulatetaan samanaikaisesti, juottamisessa hitsauspintaan lisätään lisäainetta, jonka sulamispiste on alhaisempi kuin perusaineen sulamispisteen, ja täyteaine sulaa täyttämään raon lämpötilassa, joka on alhaisempi kuin perusaineen sulamispiste ja korkeampi kuin lisäaineen sulamispiste. Tämän jälkeen hitsi tiivistyy muodostaen kiinteän hitsin.
Juotto soveltuu lämpöherkille mikroelektronisille laitteille, ohuille levyille ja haihtuville metallimateriaaleille.
Lisäksi se voidaan luokitella pehmeäksi juotokseksi (<450 °C) ja kovaksi juotokseksi (>450 °C) riippuen siitä, missä lämpötilassa juotosmateriaalia kuumennetaan.
Kaksoissädelaserhitsaus
Kaksoissädehitsaus mahdollistaa lasersäteilytyksen ajan ja sijainnin joustavan ja kätevän hallinnan, mikä puolestaan säätää energian jakautumista.
Sitä käytetään pääasiassa alumiinin ja magnesiumseosten laserhitsaukseen, autojen liitos- ja limityslevyjen hitsaukseen, laserjuottamiseen ja syväsulatushitsaukseen.
Kaksoissäde voidaan saada kahdella itsenäisellä laserilla tai jakamalla säde säteenjakajalla.
Nämä kaksi sädettä voivat olla yhdistelmiä lasereista, joilla on erilaiset aikataso-ominaisuudet (pulssimainen vs. jatkuva), eri aallonpituudet (keski-infrapuna vs. näkyvä aallonpituus) ja eri tehot, jotka voidaan valita käsiteltävän materiaalin mukaan.
4.Laserkomposiittihitsaus
Koska ainoana lämmönlähteenä käytetään lasersädettä, yhden lämmönlähteen laserhitsauksessa on alhainen energianmuunnosprosentti ja käyttöaste. Hitsausmateriaalin liitoskohdan kohdistusvirheet sekä huokoset ja halkeamat voivat helposti syntyä. Tämän ongelman ratkaisemiseksi voidaan parantaa laserin lämmitystä työkappaleessa hyödyntämällä muiden lämmönlähteiden lämmitysominaisuuksia. Tätä kutsutaan yleensä laserkomposiittihitsaukseksi.
Laserkomposiittihitsauksen pääasiallinen muoto on laserin ja sähkökaaren yhdistelmähitsaus, jossa 1 + 1 > 2 -vaikutus on seuraava.
lasersäteen jälkeen lähellä käytettyä valokaarta,elektronitiheys pienenee merkittävästi, laserhitsauksen synnyttämä plasmapilvi laimenee, mikävoi parantaa laserin absorptionopeutta huomattavasti, kun taas pohjamateriaalin esilämmitysvalon kaari lisää entisestään laserin absorptionopeutta.
2. valokaaren korkea energiankäyttöaste ja kokonaisenergiankulutusenergiankäyttöä lisätään.
3, laserhitsauksen toiminta-alue on pieni, mikä voi helposti aiheuttaa hitsausportin kohdistusvirheen, kun taas valokaaren lämpövaikutus on suuri, mikä voivähentää hitsausportin kohdistusvirheitäSamaan aikaanvalokaaren hitsauslaatu ja tehokkuus paranevatlasersäteen valokaareen kohdistuvan fokusoivan ja ohjaavan vaikutuksen vuoksi.
4, laserhitsaus, jolla on korkea huippulämpötila, suuri lämpövaikutusalue, nopea jäähdytys- ja jähmettymisnopeus, helppo halkeamien ja huokosten muodostuminen; kun taas valokaaren lämpövaikutusalue on pieni, mikä voi vähentää lämpötilagradienttia, jäähdytystä ja jähmettymisnopeutta,voi vähentää ja poistaa huokosten ja halkeamien muodostumista.
Laserkaarikomposiittihitsauksessa on kaksi yleistä muotoa: laser-TIG-komposiittihitsaus (kuten alla on esitetty) ja laser-MIG-komposiittihitsaus.
On myös muita hitsausmuotoja, kuten laser- ja plasmakaarihitsaus, laser- ja induktiivisella lämmönlähteellä tapahtuva hitsaus.
Tietoja MavenLaserista
Maven Laser on laserteollistuksen sovellusten johtaja Kiinassa ja arvovaltainen globaalien laserkäsittelyratkaisujen toimittaja. Ymmärrämme syvällisesti valmistavan teollisuuden kehityssuuntia, parannamme jatkuvasti tuotteitamme ja ratkaisujamme, tutkimme automaation, informaation ja älykkyyden integrointia valmistavaan teollisuuteen, tarjoamme laserhitsauslaitteita, lasermerkintälaitteita, laserpuhdistuslaitteita sekä laserkulta- ja hopeakorujen leikkauslaitteita eri teollisuudenaloille, mukaan lukien täystehosarjat, ja laajennamme jatkuvasti vaikutusvaltaamme laserlaitteiden alalla.
Julkaisun aika: 13. tammikuuta 2023
