Miksi tarvitsemme laserhitsausta?

Verrattuna perinteisiin hitsausmenetelmiin,laserhitsausmerkittäviä etuja – alhainen lämmöntuonti, nopea hitsausnopeus, pieni lämpövaikutusalue,

Viime vuosina laserhitsausta on käytetty laajalti autoteollisuudessa, laivanrakennusteollisuudessa, ydinvoimateollisuudessa, ilmailu- ja avaruusteollisuudessa.

Ilmailuteollisuutta ja muita korkean teknologian teollisuudenaloja käytetään yhä laajemmin, ja täydellisten laitesarjojen kustannusten alenemisen myötä päivittäisissä laitteistotarvikkeissa.

Ja muut elämään liittyvät sovellukset alkoivat kasvaa nopeasti. Mutta samaan aikaan yksittäislaserhitsauksella on myös tiettyjä puutteita,

Ei pysty vastaamaan yhä monimuotoisempiin tarpeisiin: ensinnäkin hitsauskokoonpanon rakojen yksittäislaserhitsausvaatimukset ovat erittäin tiukat,

Yleensä vaaditaan, että rako on < 0,2 mm, muuten hyvän liitoksen saavuttaminen on vaikeaa; Toiseksi,yksilaserhitsauson erittäin herkkä hitsaushalkeamille

Hitsauksen halkeilua on erittäin helppo aiheuttaa, eikä hitsin koostumusta voida säätää halkeamien syntymisen hallitsemiseksi; Kolmanneksi, yksittäinen

Laserhitsaus vaatii erittäin tehokkaita lasereita paksujen levyjen hitsauksessa, ja sen tunkeutumiskyky riippuu täysin laserin tehosta.

Ja hitsauksen laatua ei voida täysin taata.

Eri teollisuudenalojen kehitystarpeiden tyydyttämiseksi myös laserhitsausmenetelmiä on parannettu ja vastaavaa kehitystä on kehitetty, kuten tässä artikkelissa.

Laserlangan täyttöhitsaus ja muut hitsausmenetelmät kuvataan. Laserlangan täyttöhitsaus on kehitetty yksittäislaserhitsauksen pohjalta.

Verrattuna yksittäiseen laserhitsaukseen, sillä on ilmeisiä etuja:

①Vähentää huomattavasti työkappaleen kokoonpanovaatimuksia, koska hitsauslanka lisätään hitsausprosessiin, hitsausaltaan metalli kasvaa huomattavasti ja sitä voidaan silloittaa

Yhdistä suuremmalla hitsausvälillä, samalla kun hitsaus on täyteläisempi;

Hitsausalueen mikrorakenneominaisuuksia voidaan hallita, koska hitsauslangan koostumus on erilainen kuin hitsausliitoksen perusmateriaalin koostumus.

Kun lanka on sulatettu hitsaussulaan, hitsaussulan laatua, koostumusta ja osuutta voidaan säätää jähmettymisprosessin ja mikrorakenteen muodostumisen hallitsemiseksi.

(3) Linjan energiansyöttö on pieni, lämpövaikutusalue ja lämpömuodonmuutos ovat pieniä, mikä on erittäin suotuisa työkappaleen hitsaukselle tiukoilla muodonmuutosvaatimuksilla;

④voi saavuttaa pienemmän lasertehohitsauksen paksummilla materiaaleilla, koska hitsauslanka lisätään hitsausprosessiin, voidaan saavuttaa useita hitsauksia, ja

Hitsisulan metallia suurennetaan merkittävästi, jotta hitsausliitos voidaan avata hitsausrakenteen todellisen koon pienentämiseksi.

Laserhitsauspaksuus ja sitten monikanavainen laserlankahitsaus paksulle levymateriaalille.

Laserhitsauksen ja laserhitsauksen välinen ero

Kuvassa 1 on esitetty laserlangan täyteainehitsauksen muoto, joka eroaa kuvassa 2 esitetystä laserlangan täyteainejuottamisesta. Molempien hitsausmenetelmien peruselementit ovat

Johdonmukaiset, koostuvat lasersäteestä, hitsauslangasta, hitsausosista, suojakaasusta todellisten tarpeiden mukaan, jotta voidaan päättää, lisätäänkö niitä, mukana

Ja tärkeimmät laitteet ovat langansyöttölaite, hitsauskone, langan täyttöhitsauspehmeä pistooli, hitsauspää, suuritehoinen laser.

Kuva 1 Laserlankasulatushitsaus

Kuva 2 Laserlangan juottaminen

Vaikka näiden kahden hitsausmenetelmän ulkonäössä ei ole periaatteessa eroa, niiden ytimessä on merkittävä ero. Laserhitsauksessa

Laser käyttää yleensä suuritehoista kuitulaseria, kuten kuvassa 3 on esitetty. Laserin ei tarvitse ainoastaan ​​hitsauslankaa, vaan sen on myös sulatettava perusmetalli ja

Laserhitsauksen erityinen reikävaikutus muodostuu perusmetalliin muodostaen syvän sulamisaltaan, ja hitsauslangan koostumus sekoittuu täysin perusmetallin metallikoostumukseen.

Muodostuu uusi hybridisula, jonka alkuainekoostumus, osuus ja laatu ovat suurempia kuin hitsauslangan ja perusmateriaalin.

Siksi hitsausprosessiin voidaan lisätä sopiva hitsauslanka perusmateriaalin suorituskykyvirheiden mukaan hitsaustehokkuuden parantamiseksi.

Näkökulmasta hitsin halkeamien kestävyyttä, väsymiskestävyyttä, korroosionkestävyyttä, kulumiskestävyyttä ja muita ominaisuuksia parannetaan tarkoituksella. Lisäksi

Lisäksi laserlankahitsaus voi olla monikanavaista pinohitsausta, koska sillä voidaan saavuttaa syvä tunkeutumishitsaus pienen reiän vaikutuksella, joka voidaan saavuttaa

Hitsauspalon kahden alimman kerroksen täydellinen yhteensulautuminen estää vakavia yhteensulautumattomuuden aiheuttamia virheitä, joten sillä voidaan hitsata paksuja liitoksia.

Kunlaserlankajuottamisessa laser käyttää yleensä suuritehoista puolijohdelaseria, kuten kuvassa 4 on esitetty.

Hitsauslangalla vain hyvin pieni määrä laseria vaikuttaa hitsiin ja sulattaa pienen määrän metallia hitsin pinnalla, ja sulaallas lähes sulaa sulamalla

Hitsauslanka on muotoiltu, joten hitsausominaisuudet riippuvat pääasiassa hitsauslangan ja sulaneen hitsauslangan alkuainekoostumuksesta ja suhteesta hitsauskohdassa.

Laserlangan juottamisen päätarkoitus on saavuttaa tietty liitoslujuus hitsausliitoksessa

Ja tiivistys ja laserlangan juottaminen eivät voi olla monikanavaista pinottua hitsausta, hitsauksen ylä- ja alakerrokset eivät periaatteessa voi olla kiinteitä

Nyt täysin ja tehokkaasti sulanut liitoksen mekaaniset ominaisuudet ovat erittäin huonot.

Laserlangan hitsauksen sovellusalue

Laserlangan täyteainehitsaustekniikan kehittyessä ja laserin tehorajan kasvaessa sovellusalue on laajentunutlaserlangan täyteainehitsaus

Yhä laajempi, pääasiassa seuraavilla osa-alueilla:

Alumiiniseoksen laserhitsaus

Yleisesti ottaen, koska alumiiniseoksella itsellään on korkea laserin heijastavuus ja korkea lämmönjohtavuus, alumiiniseos laserhitsataan.

Kun tarvittava laserteho on suuri, se johtaa alumiiniseosten (kuten Mg, Zn jne.) alhaisen kiehumispisteen omaavien alkuaineiden vakavaan haihtumiseen ja palamishäviöön.

Samanaikaisesti sulan metallilammikon alhainen pintajännitys vaikuttaa hitsin jähmettymisominaisuuksiin, ja nämä syyt johtavat laserhitsaukseen tarkoitettujen alumiiniseosten olemassaoloon.

Monet ongelmat – hitsausliitosten heikot mekaaniset ominaisuudet, heikko hitsin muotoilu, huokoisuus ja halkeamat ovat vakavia. Sen sijaan langan täyttämiseen käytetään laseria.

Alumiiniseoksen hitsaus parantaa merkittävästi näitä ongelmia:

①laserlankahitsaus voi parantaa hitsauspinnan painaumaa ja parantaa tehokkaasti hitsaustaTyyppi ja hitsausprosessin roiskeet ovat pieniä;

②Hitsauslangan lisääminen voi paitsi vaikuttaa hitsauksen sylinterimäisten kiteiden kidesuuntaan, myös laimentaa hitsaustaYtimen pylväsmäisen kiteen suhteellisen kasvun muodostama kiteinen rajapinta parantaa hitsin muodostumista ja parantaa myös materiaalin absorptionopeutta laseriin.

Sulamisleveyden kasvaessa mikrokovuus pienenee hieman, ja liitoksen vetolujuus ja venymä ovat merkittäviä optimoiduilla prosessiparametreilla.

Parantaa; (3) Hitsaus asianmukaisilla prosessiparametreilla ei saa aikaan ilmeisiä sisäisiä vikoja, mikrokovuus on vähintään HV60 ja liitoksen HAZ-alue on rajallinen.

Hitsiliitoksessa ei ole havaittavissa selvää pehmenemistä vyöhykkeellä, ja murtuma on perusmateriaalin alueella vetokokeen aikana.

Erilaisten metallien laserhitsaus

Vaativissa työympäristöissä tai kustannussyistä on usein tarpeen käyttää useita työkappaleen osia samanaikaisesti.

Erityisominaisuudet, kuten korroosionkestävyys, korkea ominaislujuus, lämmönkestävyys, kulutuskestävyys, korkea lämmönjohtavuus, hyvä lämmönpoisto jne., mutta valtaosa

Metallimateriaaleilla ei voi olla samanaikaisesti useita huomattavampia erityisominaisuuksia, ja erityisominaisuuksilla varustetut metallimateriaalit ovat usein

Niukka ja kallis, ei voida käyttää suuria määriä, joten jos voit valmistaa erilaisia ​​materiaaleja, joilla on erityisominaisuudet tehokkaan yhteyden saavuttamiseksi, niin

Saattaa täyttää käyttövaatimukset. Erilaisten metallimateriaalien fysikaalisten ja kemiallisten ominaisuuksien ero on yleensä suuri, mikä on väistämätöntä hitsausprosessissa.

Metallien välisten yhdisteiden muodostuminen, jolla on suuri vaikutus hitsausliitosten suorituskykyyn, hauraat metallien väliset yhdisteet tekevät hitsin valmistuksesta erittäin helppoa.

Yhden laserin käyttö suoraan erilaisten metalliliitosten hitsaukseen on erittäin vaikeaa, ja sen prosessin vakautta on vaikea hallita.

Vaikeus toistaa. Suuri joukko tutkijoita ja asiantuntijoita on havainnut, että laserlankahitsaus on suhteellisen hyvä menetelmä erilaisten metallien hitsaukseen, ja valinta on sopiva.

Lisäainelanka voi estää metallien välisten yhdisteiden muodostumista tietyssä määrin ja parantaa huomattavasti hitsattujen liitosten mekaniikkaa.

Suorituskyky:

①Laserlangan täyttöhitsauksella hitsattu Mg/Cu-limiliitos voidaan muotoilla hyvin sopivilla prosessiparametreillaErilaisten metalliliitosten, joilla on tietty lujuus, suurin leikkauslujuus voi nousta 164,2 MPa:han, mikä on 64 % magnesiumseosmetallin lujuudesta.

② Al/Ti-limiliitosten ja puskuliitosten hitsausta tutkitaan, ja tulokset osoittavat, että hitsausprosessi on vakaa ja muodokas, kun käytetään suorakaiteen muotoista valopistettä.Kaunis, laaja valikoima prosessiparametreja, korkea hitsauslaatu, sen suurin vetolujuus saavuttaa 94% alumiiniseoksen perusmetallista;Paranna hitsauksen muovausta.Laakerikäyttöön tarkoitettujen työkappaleiden kohdalla hitsin painuessa kokoon sen tehollinen paksuus pienenee ja mekaaniset ominaisuudet heikkenevät, jos hitsi puree.

Se johtaa jännityksen keskittymiseen hitsin reunaan ja mekaaniset ominaisuudet heikkenevät. Jos työkappaleella on ulkonäkövaatimuksia, jos hitsi romahtaa

Reunan tarttuminen tai pureminen voi vaikuttaa vakavasti visuaalisesti, eikä sitä voida hyväksyä. Jotta hitsaus olisi täydellinen, laserhitsaus...

Se on erittäin hyvä menetelmä, koska hitsauslanka sulatetaan sulaan altaaseen, se voi tehokkaasti lisätä sulan altaan tilavuutta ja varmistaa, että hitsi on täynnä

Purentareunan vika.

Työkappaleelle, jossa on suuri liitosrako (yleensä≥0,3 mm), yksittäisellä laserhitsauksella on vaikea saavuttaa tehokasta yhteyttä, ja se voidaan täyttää vain

Lisämateriaalilla voidaan täyttää hitsausrako, joten laserhitsaus on erittäin tehokas ratkaisu.

Kapean raon pienahitsaus

Kapean raon laserlangan täyttöhitsaus voi toteuttaa keskikokoisten ja paksujen levyjen tehokkaan hitsauksen käyttämällä pieniä ja keskisuuria lasereita, ei vain lisäämällä hitsaustehoa

Lanka muuttaa hitsausmetallin koostumusta ja rakennetta, parantaa hitsatun liitoksen yleistä suorituskykyä, mutta myös parantaa yksittäisen laserhitsauksen kaltevuutta

Suun välyksen ja hitsauksen lämpövaikutusalueen sopeutumiskyky ja vikasietoisuus ovat kapeat, ja hitsatun liitoksen jännitys on myös pieni, mikä on erittäin tehokasta.

Siksi viime vuosina monet asiantuntijat ja tutkijat ovat tehneet asiaankuuluvaa tutkimusta siitä:

①Käyttämällä kapean raon laserlankaa, joka täyttää monikanavaisestiHitsausmenetelmällä hitsattiin 40 mm paksu Q345D Marine -teräslevy, tulokset osoittavat, että sopivat hitsausprosessiparametrit voivat saada hyvän muodon,

Hitsausliitoksessa ei ole huokoisuutta, ei vikoja, kuten fuusioimattomuutta, hitsauskeskuksen iskunkestävyys on hyvä ja hitsauksen vetolujuus on suurempi kuin perusmateriaalin;

②50 mm paksu roottoriteräs hitsattiin kapearakoisella laserlangan täyttömonipalkohitsauksella, ja tulokset osoittivat, että hitsausprosessiparametrit olivat sopivat

Se voi muovautua hyvin, ei vikoja, kuten sivuseinän fuusioitumista, nivelen iskunkestävyys heikkenee, mutta sen vetolujuus on suurempi kuin äidin.

Puu;③Tutkitaan 20 mm paksun 5083-alumiiniseoksen kapearakoisen laserlangan täyttöhitsausta, ja tulokset osoittavat, että sopivat hitsausprosessiparametrit

Saadaan hitsausliitos, jossa on vähemmän huokosia eikä vikoja, kuten yhteensulautumattomuutta.

Sovellustapaukset sekä laite- ja prosessiparametrisuositukset

1. Sovellustapaukset

Paranna hitsauksen muovausta

Vaatimukset: 1 mm ja 3 mm ruostumattoman teräksen hitsaus, hitsaussauman on oltava huokoinen ja muovaus on hyvä.

Laitteet: RFL-C4000 (kuidun ytimen halkaisija 200μm), langansyöttölaite, hitsauspää.

Taulukko 5 Uran muodon ja koon suositus

Tulokset: Muovaus oli hyvää eikä hitsissä ollut huokoisuutta, kuten kuvassa 5 on esitetty.

Kuva 5 Hitsauksen muovaus ja poikkileikkauksen morfologia

Kapearakoinen laserlangan täyttö monipalkohitsaus

Vaatimukset: 18 mm paksu Q345 Marine -teräslevy hitsattu, vaatii vähemmän hitsausreikiä, ei sulamisongelmia, liitoksen vetolujuus

Lujuus on suurempi kuin perusmateriaalilla ja hitsauksen muodostuminen on parempaa.

Laitteet: RFL-C6000 (kuidun ytimen halkaisija 400μm), langansyöttölaite, hitsauspää.

Prosessiparametrit: hitsauspalon on oltava viistetty, viisteen koko on esitetty kuvassa 6 ja muut hitsausprosessiparametrit on esitetty taulukossa 2.

Kuva 6 Uran koko

Tulokset: Muovaus oli hyvä, ei ollut sulamisongelmia ja hitsissä ei ollut periaatteessa huokoisuutta, kuten kuvassa 7 on esitetty, ja vetolujuuskoe suoritettiin.

On todistettu, että hitsaus murtuu perusmateriaalissa, mikä osoittaa, että liitoksen vetolujuus on suurempi kuin perusmateriaalin.

KUVA 7 Hitsauksen poikkileikkauksen metallografinen kaavio

2. Laitteiden ja prosessiparametrien ehdotus

Paranna hitsauksen muovausta ja laatua

Yleisten materiaalien laserhitsauksessa puskuliitoshitsauksessa hitsin muodostumisen parantamiseksi on yleensä suositeltavaa, että laserin ja kuidun ytimen halkaisija,

Hitsauspää tulee konfiguroida siten, että tarkennuspisteen halkaisija on 0,4–0,6 mm, ja hitsauslanka tulee valita sopivan laatuluokan mukaisesti.

Muut hitsausparametrit on esitetty taulukoissa 2 ja taulukoissa 3.

Kapearakoinen laserlangan täyttö monipalkohitsaus

Keskipaksujen levyjen kapean raon laserlangan täyttömonipalkkihitsauksessa suositellaan yleensä, että tarkennuspisteen halkaisija on 0,6 mm ~ 1,0 mm, ja

Ja hitsauslangan tulee valita sopiva laatu, lisäksi liitosuran koon on oltava kohtuullinen, uran koko ei saa olla liian suuri,

Muuten hitsin sisällä on helppo aiheuttaa sulamattomuutta, ja yleinen suositeltu uran koko on esitetty taulukossa 5; Palkojen lukumäärän tulisi perustua liitoksen maksimiin.

Suuri paksuus määritetään, ensimmäisen pohjahitsin on suositeltavaa käyttää laitteen maksimaalista hitsauskapasiteettia jokaisen syvyyden jälkeen yhden

Yleensä 3 mm ~ 5 mm; Kunkin hitsauspalon hitsausprosessiparametrien osalta on otettava huomioon sen vaadittu hitsaussyvyydet ja käyttöaika.

Etuhitsauspalon leveys määritetään. Kun hitsauspalon leveys on suurempi, epätarkkuuden määrää tulisi lisätä kohtalaisesti, jotta sivuseinä ei vaurioidu.