V porovnaní s tradičnými metódami zvárania,laserové zváraniemá významné výhody – nízky tepelný príkon, vysokú rýchlosť zvárania, malú tepelne ovplyvnenú zónu,
V posledných rokoch sa laserové zváranie široko používa v automobilovom priemysle, lodiarskom priemysle, jadrovej energetike a leteckom priemysle.
Letecký priemysel a ďalšie high-tech odvetvia sa čoraz viac používajú a so znižovaním nákladov na kompletné sady zariadení sa v každodenných dodávkach hardvéru znižujú.
A ďalšie aplikácie súvisiace so životom začali rýchlo rásť. Zároveň však má zváranie jedným laserom aj určité nedostatky,
Nedokáže splniť čoraz rozmanitejšie potreby: po prvé, požiadavky na medzeru medzi zvarovými zostavami sú veľmi prísne,
Zvyčajne sa vyžaduje medzera < 0,2 mm, inak je ťažké dosiahnuť dobré spojenie; Po druhé,zváranie jedným laseromje veľmi citlivý na praskliny pri zváraní
Je veľmi ľahké spôsobiť praskanie zvaru a zloženie zvaru sa nedá upraviť tak, aby sa kontroloval vznik trhlín; Po tretie, jeden
Laserové zváranie vyžaduje pri zváraní plechov s veľkou hrúbkou lasery s ultravysokým výkonom a jeho penetračná schopnosť závisí výlučne od výkonu laseru.
A kvalita zvaru sa nedá úplne zaručiť.
Aby sa uspokojili potreby rozvoja rôznych priemyselných odvetví, zlepšili sa aj metódy laserového zvárania a vyvinul sa zodpovedajúci vývoj, ako napríklad tento článok.
Opisuje sa zváranie laserovým drôtom a ďalšie metódy zvárania. Zváranie laserovým drôtom je vyvinuté na základe zvárania jedným laserom,
V porovnaní s jednoduchým laserovým zváraním má zjavné výhody:
①Výrazne znižujú požiadavky na montáž obrobku, pretože zvárací drôt sa pridáva do procesu zvárania, kov zvarového kúpeľa sa výrazne zvýši a možno ho premostiť.
Spojte s väčšou zvarovou medzerou a zároveň vytvorte plnší zvar;
Mikroštruktúrne vlastnosti zvarovej oblasti je možné kontrolovať, pretože zloženie zváracieho drôtu sa líši od zloženia základného materiálu zvarového spoja.
Po zatavení drôtu do zvarového kúpeľa je možné upraviť kvalitu, zloženie a pomer zvarového kúpeľa, aby sa kontroloval proces tuhnutia a tvorba mikroštruktúry.
(3) Vstupná energia linky je malá, tepelne ovplyvnená zóna a tepelná deformácia sú malé, čo je veľmi výhodné pre zváranie obrobku s prísnymi požiadavkami na deformáciu;
4je možné dosiahnuť menšie laserové zváranie hrubších materiálov, pretože zvárací drôt sa pridáva do procesu zvárania, je možné dosiahnuť viacnásobné zváranie a
Kov zvarového kúpeľa sa výrazne zväčší, takže zvarový spoj sa môže otvoriť a zmenšiť tak skutočnú veľkosť zvaru.
Hrúbka laserového zvárania a následné realizácia viackanálového laserového zvárania hrubého plechu.
Rozdiel medzi zváraním laserovým drôtom a zváraním laserovým drôtom
Forma laserového zvárania drôtom s plnivom je znázornená na obrázku 1, ktorá sa líši od laserového spájkovania drôtom s plnivom znázorneného na obrázku 2. Základné prvky oboch metód zvárania sú
Konzistentné, pozostávajú z laserového lúča, zváracieho drôtu, zváracích dielov, ochranného plynu podľa skutočných potrieb, aby sa rozhodlo, či sa pridá, zapojené
A hlavným vybavením sú stroj na podávanie drôtu, zvárací stroj, mäkká zváracia hlava na zváranie drôtom, zváracia hlava a vysokovýkonný laser.
Obrázok 1 Zváranie laserovým drôtom
Obrázok 2 Spájkovanie laserovým drôtom
Hoci medzi týmito dvoma metódami zvárania nie je v podstate žiadny rozdiel vo vonkajšom tvare, v podstate existuje významný rozdiel. Pri zváraní laserovým drôtom,
Laser vo všeobecnosti používa vysokovýkonný vláknový laser, ako je znázornené na obrázku 3, laser nielenže potrebuje zvárací drôt, ale musí tiež roztaviť základný kov a v
Špeciálny efekt otvoru pri laserovom hlbokom penetračnom zváraní sa vytvára na základnom kove, čím sa vytvára hlboký tavný bazén a zloženie zváracieho drôtu sa úplne zmieša so zložením kovu základného kovu.
Vytvorí sa nový hybridný roztavený kúpeľ, ktorého zloženie prvkov, pomer a kvalita hybridného roztaveného kúpeľa sú väčšie ako zloženie zváracieho drôtu a základného materiálu.
Preto je možné do procesu zvárania pridať vhodný zvárací drôt podľa výkonnostných nedostatkov samotného základného materiálu, aby sa zlepšila účinnosť zvárania.
Na úrovni pohľadu sa cielene zlepšujú odolnosť voči trhlinám, odolnosť voči únave, odolnosť voči korózii, odolnosť voči opotrebovaniu a ďalšie aspekty zvaru.
Okrem toho môže byť laserové zváranie viackanálové stohované zváranie, pretože umožňuje hlboké prenikanie s efektom malých otvorov.
Úplné spojenie dvoch spodných vrstiev zvarovej húsenice zabraňuje vážnym chybám spôsobeným nespojením, takže je možné zvárať spoje s veľkou hrúbkou.
Kedylaserový drôtPri spájkovaní sa laserom zvyčajne používa vysokovýkonný polovodičový laser, ako je znázornené na obrázku 4
Na zváracom drôte pôsobí len veľmi malé množstvo laseru na zvar a roztaví malé množstvo kovu na povrchu zvaru a tavenina sa takmer roztaví tavením.
Zvárací drôt je tvarovaný, takže výkon zvaru závisí hlavne od elementárneho zloženia a pomeru zváracieho drôtu a roztaveného zváracieho drôtu v mieste zvaru.
Hlavným účelom laserového spájkovania drôtom je dosiahnutie určitej pevnosti zvarového spoja.
A tesnenie a laserové spájkovanie drôtom nie je možné zvárať viackanálovo, horná a spodná vrstva zvaru v podstate nemôžu byť pevné.
Teraz, keď je spoj úplne a účinne zvarený, má veľmi zlé mechanické vlastnosti.
Oblasť použitia laserového zvárania drôtom
S rozvojom technológie laserového zvárania drôtom a zvyšovaním limitu výkonu laseru sa rozšíril rozsah použitia...zváranie laserovým drôtom s plniacim drôtom
Čoraz rozsiahlejšie, najmä v nasledujúcich aspektoch:
Zváranie hliníkovej zliatiny laserovým drôtom
Vo všeobecnosti, pretože samotná hliníková zliatina má vysokú odrazivosť laseru a vysokú tepelnú vodivosť, hliníková zliatina sa zvára laserom.
Keď je potrebný veľký výkon laseru, vedie to k vážnemu odparovaniu a stratám pri spaľovaní prvkov s nízkou teplotou varu v hliníkových zliatinách (ako je Mg, Zn atď.).
Zároveň nízke povrchové napätie roztaveného kovu v kúpeľoch ovplyvňuje vlastnosti tuhnutia zvaru a tieto dôvody vedú k existencii laserového zvárania hliníkových zliatin.
Mnoho problémov – zlé mechanické vlastnosti zvarových spojov, zlé tvarovanie zvaru, pórovitosť a trhliny sú závažné. Namiesto toho sa na plnenie drôtu používa laser.
Zváranie hliníkových zliatin výrazne zlepší tieto problémy:
①Zváranie laserovým drôtom môže zlepšiť priehlbinu zvarového povrchu a účinne zlepšiť zvarTyp a striekanie zváracieho procesu je malé;
2Pridanie zváracieho drôtu môže nielen ovplyvniť orientáciu kryštálov valcovitých kryštálov vo zvare, ale aj zriediť zvar.Kryštalické rozhranie vytvorené relatívnym rastom jadra stĺpcového kryštálu zlepšuje tvorbu zvaru a tiež zlepšuje mieru absorpcie materiálu do laseru.
So zvyšujúcou sa šírkou tavenia sa mikrotvrdosť mierne znižuje a pevnosť v ťahu a predĺženie spoja budú pri optimalizovaných procesných parametroch významné.
Zlepšiť; (3) Zváranie s vhodnými procesnými parametrami nedokáže dosiahnuť žiadne zjavné vnútorné chyby, mikrotvrdosť HV60 alebo vyššiu a tepelne ovplyvnenú zónu spoja.
V danej zóne nie je zjavné zmäkčenie zvarového spoja a lom sa nachádza v oblasti základného materiálu počas skúšky ťahom.
Zváranie rôznych kovov laserovým drôtom
V niektorých náročných pracovných prostrediach alebo z dôvodu nákladových úvah je často potrebné mať k dispozícii viacero aspektov obrobku súčasne.
Špeciálne vlastnosti, ako je odolnosť proti korózii, vysoká špecifická pevnosť, tepelná odolnosť, odolnosť proti opotrebovaniu, vysoká vodivosť, dobrý odvod tepla atď., ale prevažná väčšina
Kovové materiály nemôžu mať súčasne viacero výraznejších špeciálnych vlastností a kovové materiály so špeciálnymi vlastnosťami sú často
Vzácne a drahé, nemožno ich použiť vo veľkých množstvách, takže ak dokážete vyrobiť rôzne materiály so špeciálnymi vlastnosťami na dosiahnutie efektívneho spojenia, potom
Môže spĺňať požiadavky na použitie. Rozdiel vo fyzikálnych a chemických vlastnostiach rôznych kovových materiálov je vo všeobecnosti veľký, čo je nevyhnutné pri procese zvárania.
Tvorba intermetalických zlúčenín má veľký vplyv na výkonnosť zvarových spojov, krehké intermetalické zlúčeniny uľahčujú výrobu zvaru.
Je veľmi ťažké priamo použiť jeden laser na zváranie spojov rôznych kovov a jeho stabilita procesu sa ťažko kontroluje.
Ťažkosti s reprodukciou. Veľký počet vedcov a odborníkov zistil, že laserové zváranie drôtom je relatívne dobré na zváranie rôznych kovov a výber je vhodný.
Prídavný drôt môže do určitej miery zabrániť tvorbe intermetalických zlúčenín a výrazne zlepšiť mechaniku zvarových spojov.
Výkon:
①Mg/Cu preplátovaný spoj zvarený laserovým zváraním drôtom sa dá dobre tvarovať za vhodných procesných parametrov.Maximálna pevnosť v šmyku spojov rôznych kovov s určitou pevnosťou môže dosiahnuť 164,2 MPa, čo je 64 % základného kovu horčíkovej zliatiny.
2 V štúdii sa skúma zváranie preplátovaného a tupého spoja Al/Ti a výsledky ukazujú, že proces zvárania je stabilný a vytvorený pri použití obdĺžnikového svetelného bodu.Krásny, široký rozsah procesných parametrov, vysoká kvalita zvaru, jeho maximálna pevnosť v ťahu dosahuje 94% základného kovu hliníkovej zliatiny;Zlepšite tvarovanie zvarov.Pri obrobkoch určených na ložisko sa v prípade zrútenia zvaru zníži jeho efektívna hrúbka a v prípade zahryznutia zvaru sa znížia aj mechanické vlastnosti.
To povedie ku koncentrácii napätia na okraji zvaru a mechanické vlastnosti sa znížia. V prípade obrobku s požiadavkami na vzhľad, ak sa zvar zrúti
Zatrhnutie alebo zahryznutie okraja môže mať vážny vizuálny dopad a je neprijateľné. Aby bol zvar plný, zváranie laserovým drôtom
Je to veľmi dobrá metóda, pretože zvárací drôt sa zataví do roztaveného kúpeľa, čo môže účinne zväčšiť objem roztaveného kúpeľa a zabezpečiť, aby bol zvar plný.
Defekt okraja zhryzu.
Pre obrobok s veľkou škárou v spoji (vo všeobecnosti≥0,3 mm), pri zváraní jedným laserom je ťažké dosiahnuť účinné spojenie a možno ho vyplniť iba
Zvarovú medzeru môže vyplniť dodatočný materiál, takže zváranie laserovým drôtom je veľmi účinným riešením.
Zváranie s úzkou medzerou
Zváranie laserovým drôtom s úzkou medzerou môže dosiahnuť efektívne zváranie stredne hrubých a hrubých plechov použitím laserov s malým a stredným výkonom, nielen pridaním zvárania
Drôt na zmenu zloženia a štruktúry zvarového kovu, zlepšenie celkového výkonu zvarového spoja, ale aj zlepšenie sklonu zvárania jedným laserom
Prispôsobivosť a tolerancia chýb vôle v ústach a tepelne ovplyvnená zóna zvaru sú úzke a napätie zvarového spoja je tiež malé, čo má skvelú prácu.
Preto v posledných rokoch mnoho odborníkov a vedcov vykonalo relevantný výskum v tejto oblasti:
①Použitie viackanálového laserového drôtového plnenia s úzkou medzerouMetóda zvárania zváraného 40 mm hrubého oceľového plechu Q345D Marine, výsledky ukazujú, že pri vhodných parametroch zváracieho procesu sa dá dosiahnuť dobrý tvar,
Zvarový spoj bez pórovitosti, bez defektov, ako je netavenie, rázová húževnatosť zvarového stredu je dobrá a pevnosť v ťahu zvaru je vyššia ako pevnosť základného materiálu;
250 mm hrubá rotorová oceľ bola zváraná viacvrstvovým zváraním laserovým drôtom s úzkou medzerou a výsledky ukázali, že parametre zváracieho procesu boli vhodné.
Dokáže sa dobre tvárniť, nevyskytujú sa žiadne chyby, ako napríklad nezvarenie bočnej steny, rázová húževnatosť spoja je znížená, ale jeho pevnosť v ťahu je vyššia ako u matky.
Drevo;③V štúdii sa skúma zváranie hliníkovej zliatiny 5083 s úzkou medzerou laserovým drôtom a výsledky ukazujú, že vhodné parametre zváracieho procesu...
Je možné dosiahnuť zvarový spoj s menším počtom pórov a bez defektov, ako je napríklad netavenie.
Prípady použitia a odporúčania pre parametre zariadení a procesov
1. Prípady použitia
Zlepšenie tvarovania zvarov
Požiadavky: Zváranie nehrdzavejúcej ocele s hrúbkou 1 mm a 3 mm, zvarový šev nesmie mať pórovitosť a musí byť dobre tvarovaný.
Zariadenie: RFL-C4000 (priemer jadra vlákna 200μm), podávač drôtu, zváracia hlava.
Tabuľka 5 Odporúčaný tvar a veľkosť drážky
Výsledky: Odliatok bol dobrý a zvar nemal žiadnu pórovitosť, ako je znázornené na obrázku 5.
Obrázok 5 Tvarovanie zvaru a morfológia prierezu
Viacvrstvové zváranie s úzkou medzerou a plnením laserovým drôtom
Požiadavky: 18 mm hrubý zváraný oceľový plech Q345 Marine, vyžadujúci menej zvarových otvorov, bez neviazaného spoja, pevnosť v ťahu spoja
Pevnosť je vyššia ako základný materiál a tvarovanie zvaru je lepšie.
Zariadenie: RFL-C6000 (priemer jadra vlákna 400μm), podávač drôtu, zváracia hlava.
Parametre procesu: zvarová vrstva musí byť skosená, veľkosť skosenia je znázornená na obrázku 6 a ďalšie parametre procesu zvárania sú uvedené v tabuľke 2.
Obrázok 6 Veľkosť drážky
Výsledky: Tvarovanie bolo dobré, nedošlo k žiadnemu neroztaveniu a zvar v podstate nemal žiadnu pórovitosť, ako je znázornené na obrázku 7, a bola vykonaná skúška ťahom.
Je dokázané, že zvar sa pretrhne v základnom materiáli, čo naznačuje, že pevnosť v ťahu spoja je vyššia ako pevnosť základného materiálu.
OBR. 7 Metalografický diagram prierezu zvaru
2. Návrh parametrov zariadenia a procesu
Zlepšenie tvarovania a kvality zvarov
Pri tupovom spojovaní bežných materiálov laserovým drôtom sa na zlepšenie tvorby zvaru všeobecne odporúča, aby priemer laseru a jadra vlákna bol...
Zváracia hlava by mala byť nakonfigurovaná tak, aby priemer zaostrovacej plochy bol medzi 0,4 mm a 0,6 mm, a zvárací drôt by mal byť zvolený s vhodnou triedou.
Ostatné parametre zvárania sú uvedené v tabuľke 2 a tabuľke 3.
Viacvrstvové zváranie s úzkou medzerou a plnením laserovým drôtom
Pre viacvrstvové zváranie stredne hrubých plechov laserovým drôtom s úzkou medzerou sa všeobecne odporúča priemer zaostrovacej škvrny 0,6 mm ~ 1,0 mm.
A zvárací drôt by mal byť zvolený v príslušnej triede, okrem toho musí byť veľkosť drážky spoja primeraná a veľkosť drážky nesmie byť príliš veľká.
V opačnom prípade je ľahké spôsobiť nespárenie vo vnútri zvaru a všeobecná odporúčaná veľkosť drážky je uvedená v tabuľke 5; Počet húseniek by mal byť založený na maximálnej veľkosti spoja.
Na určenie veľkej hrúbky sa odporúča prvý spodný zvar použiť maximálnu zváraciu kapacitu zariadenia na určenie po každej hĺbke jedného
Všeobecne 3 mm ~ 5 mm; Pokiaľ ide o parametre zváracieho procesu používané pre každú húsenicu, je potrebné spoľahnúť sa na požadovanú hĺbku zvárania a kedy
Určí sa šírka predného zvarového prechodu. Ak je šírka zvarového prechodu väčšia, miera rozostrenia by sa mala mierne zvýšiť, aby sa zabránilo zlyhaniu tavenia bočnej steny.
Čas uverejnenia: 3. apríla 2025
