Навошта нам патрэбна лазерная зварка дротам?

У параўнанні з традыцыйнымі метадамі зваркі,лазерная зваркамае значныя перавагі – нізкая цеплаўкладнасць, высокая хуткасць зваркі, невялікая зона цеплавога ўздзеяння,

У апошнія гады лазерная зварка шырока выкарыстоўваецца ў аўтамабільнай прамысловасці, суднабудаванні, атамнай энергетыцы, аэракасмічнай прамысловасці.

Авіяцыйная прамысловасць і іншыя высокатэхналагічныя галіны прамысловасці ўсё часцей выкарыстоўваюцца, а са зніжэннем кошту камплектаў абсталявання — у штодзённых пастаўках абсталявання.

І іншыя сферы прымянення, звязаныя з жыццём, пачалі хутка развівацца. Але ў той жа час, зварка адным лазерам мае і пэўныя недахопы,

Не можа задаволіць усё больш і больш разнастайныя патрэбы: па-першае, патрабаванні да адной лазернай зваркі на зазоры зварнога вузла вельмі строгія,

Звычайна патрабуецца зазор < 0,2 мм, інакш цяжка дасягнуць добрага злучэння; па-другое,адным лазерным зварваннемвельмі адчувальны да расколін пры зварцы

Вельмі лёгка выклікаць расколіны ў зварным шве, і склад зварнога шва нельга рэгуляваць, каб кантраляваць утварэнне расколін; па-трэцяе, адзінкавыя

Для лазернай зваркі пласцін вялікай таўшчыні патрэбныя лазеры звышмагутнасці, і яе пранікальная здольнасць цалкам залежыць ад магутнасці лазера.

І якасць зваркі нельга цалкам гарантаваць.

Для задавальнення патрэб развіцця розных галін прамысловасці былі ўдасканалены метады лазернай зваркі, і былі распрацаваны адпаведныя распрацоўкі, такія як гэты артыкул.

Апісаны лазерная зварка запаўняльным дротам і іншыя метады зваркі. Лазерная зварка запаўняльным дротам распрацавана на аснове аднаразовай лазернай зваркі,

У параўнанні з аднаразовай лазернай зваркай, яна мае відавочныя перавагі:

①Значна зніжае патрабаванні да зборкі дэталі, бо зварачны дрот дадаецца ў працэс зваркі, метал зварачнай ванны значна павялічваецца і можа быць перакрыты

Злучыце з большай зазорнай прамежкай зваркі, зрабіўшы пры гэтым зварку больш поўнай;

Мікраструктурныя ўласцівасці зоны зваркі можна кантраляваць, бо склад зварачнага дроту адрозніваецца ад складу асноўнага матэрыялу зварнога злучэння.

Пасля таго, як дрот будзе ўплавлены ў зварачную ванну, якасць, склад і прапорцыі зварачнай ванны можна рэгуляваць для кантролю працэсу зацвярдзення і фарміравання мікраструктуры.

(3) Падача энергіі ў лінію невялікая, зона цеплавога ўздзеяння і цеплавая дэфармацыя невялікія, што вельмі спрыяе зварцы дэталі з строгімі патрабаваннямі да дэфармацыі;

④можна дасягнуць меншай магутнасці лазернай зваркі больш тоўстых матэрыялаў, паколькі зварачны дрот дадаецца ў працэс зваркі, можна дасягнуць шматразовай зваркі, і

Метал зварачнай ванны будзе значна павялічаны, так што зварное злучэнне можна будзе адкрыць, каб паменшыць фактычны памер зварнога штука.

Лазерная зварка таўшчыні, а затым рэалізаваць шматканальную лазерную зварку дротам тоўстага пласціністага матэрыялу.

Розніца паміж лазернай зваркай дротам і лазернай зваркай дротам

Спосаб лазернай зваркі дротам з прысадным матэрыялам паказаны на малюнку 1 і адрозніваецца ад лазернай пайкі дротам з прысадным матэрыялам, паказанай на малюнку 2. Асноўнымі элементамі абодвух метадаў зваркі з'яўляюцца

Паслядоўна, складаюцца з лазернага прамяня, зварачнага дроту, зварачных дэталяў, ахоўнага газу ў залежнасці ад фактычных патрэб, каб вырашыць, ці варта дадаваць, удзельнічаць

А асноўным абсталяваннем з'яўляюцца машына падачы дроту, зварачны апарат, мяккая галоўка пісталета для зваркі дроту з напаўняльнікам, зварачная галоўка, магутны лазер.

Малюнак 1. Лазерная зварка плаўленнем дроту

Малюнак 2 Лазерная пайка дротам

Нягледзячы на ​​тое, што паміж гэтымі двума метадамі зваркі няма прынцыповай розніцы ў знешнім выглядзе, яны маюць істотнае значэнне. Пры лазернай зварцы дротам...

Лазер звычайна выкарыстоўвае магутны валаконны лазер, як паказана на малюнку 3, лазеру патрэбен не толькі зварачны дрот, але і асноўны метал, які павінен расплавіць яго.

Спецыяльны эфект адтуліны пры лазернай зварцы з глыбокім пранікненнем фармуецца на асноўным метале, утвараючы глыбокую ванну плаўлення, а склад зварачнага дроту цалкам змешваецца са складам металу асноўнага металу.

Утвараецца новая гібрыдная расплаўленая ванна, элементны склад, прапорцыі і якасць якой перавышаюць склад зварачнага дроту і асноўнага матэрыялу.

Такім чынам, у працэс зваркі можна дадаць адпаведны зварачны дрот у залежнасці ад дэфектаў асноўнага матэрыялу, каб павысіць эфектыўнасць зваркі.

На ўзроўні агляду мэтанакіравана паляпшаюцца ўстойлівасць да расколін, устойлівасць да стомленасці, каразійная ўстойлівасць, зносаўстойлівасць і іншыя аспекты зварнога шва.

Акрамя таго, лазерная зварка можа быць шматканальнай шматслаёвай зваркай, паколькі яна дазваляе дасягнуць глыбокага пранікнення з эфектам невялікіх адтулін.

Поўнае сплаўленне двух ніжніх слаёў зварнога шва дазваляе пазбегнуць сур'ёзных дэфектаў несплаўлення, што дазваляе зварваць злучэнні вялікай таўшчыні.

Калілазерны дротпайка, лазер звычайна выкарыстоўвае магутны паўправадніковы лазер, як паказана на малюнку 4

На зварачны дрот толькі вельмі невялікая колькасць лазера будзе ўздзейнічаць на зварны шво і расплавіць невялікую колькасць металу на паверхні зварнога шва, і расплавленая ванна амаль расплавіцца пры плаўленні.

Зварачны дрот мае форму, таму якасць зваркі ў асноўным залежыць ад элементарнага складу і прапорцыі зварачнага дроту і расплаўленага зварачнага дроту ў месцы зваркі.

Асноўная мэта лазернай пайкі дротам - дасягненне пэўнай трываласці злучэння зварнога злучэння

І герметызацыя, і лазерная пайка дротам не могуць быць шматканальнай шматслаёвай зваркай, верхні і ніжні два пласты зваркі ў асноўным не могуць быць суцэльнымі

Цяпер, калі злучэнне цалкам і эфектыўна зваранае, яго механічныя ўласцівасці вельмі дрэнныя.

Вобласць прымянення лазернай зваркі дротам

З развіццём тэхналогіі лазернай зваркі дротам і павелічэннем магутнасці лазера, дыяпазон прымяненнялазерная зварка дротам-напаўняльнікам

Усё больш і больш шырока, галоўным чынам у наступных аспектах:

Лазерная зварка алюмініевага сплаву дротам

Увогуле, паколькі сам алюмініевы сплаў мае высокую адбівальную здольнасць да лазера і высокую цеплаправоднасць, алюмініевы сплаў зварваецца лазерам.

Калі патрабуецца вялікая магутнасць лазера, гэта прывядзе да сур'ёзнага выпарэння і страт пры гарэнні элементаў з нізкай тэмпературай кіпення ў алюмініевых сплавах (напрыклад, Mg, Zn і г.д.).

Адначасова нізкае павярхоўнае нацяжэнне расплаўленага металу ванны ўплывае на характарыстыкі зацвярдзення зварнога шва, і гэтыя прычыны прывядуць да існавання лазернай зваркі алюмініевых сплаваў.

Шмат праблем — дрэнныя механічныя ўласцівасці зварных злучэнняў, дрэннае фармаванне шва, сур'ёзная сітаватасць і расколіны. Замест гэтага для запаўнення дроту выкарыстоўваецца лазер.

Зварка алюмініевых сплаваў значна палепшыць гэтыя праблемы:

①лазерная зварка дротам можа палепшыць дэпрэсію паверхні зваркі, эфектыўна палепшыць зваркуТып, і ўсплёск падчас зваркі невялікі;

②Даданне зварачнага дроту можа не толькі паўплываць на арыентацыю цыліндрычных крышталяў у зварным шве, але і развесці яго.Крышталічная паверхня, якая ўтвараецца ў выніку адноснага росту асноўнага слупчастага крышталя, паляпшае фарміраванне зварнога шва, а таксама павялічвае хуткасць паглынання лазера матэрыялам.

З павелічэннем шырыні плаўлення мікрацвёрдасць некалькі памяншаецца, а трываласць на расцяжэнне і падаўжэнне злучэння будуць значнымі пры аптымізаваных параметрах працэсу.

Паляпшэнне; (3) Зварка з адпаведнымі параметрамі працэсу можа не дапусціць відавочных унутраных дэфектаў, мікрацвёрдасці HV60 або больш, а таксама злучэння ў зоне тэрмаапрацоўкі.

Падчас выпрабаванняў на расцяжэнне ў зоне зварнога злучэння няма відавочнага размякчэння, а разлом знаходзіцца ў вобласці асноўнага матэрыялу.

Лазерная зварка разнастайных металаў дротам

Для некаторых складаных працоўных умоў або з меркаванняў кошту часта неабходна мець некалькі аспектаў апрацоўванай дэталі адначасова.

Спецыяльныя ўласцівасці, такія як каразійная стойкасць, высокая ўдзельная трываласць, цеплаўстойлівасць, зносаўстойлівасць, высокая праводнасць, добрая цеплааддача і г.д., але пераважная большасць

Металічныя матэрыялы не могуць адначасова мець шэраг больш прыкметных спецыяльных уласцівасцей, і металічныя матэрыялы са спецыяльнымі ўласцівасцямі часта

Дэфіцытны і дарагі, нельга выкарыстоўваць у вялікіх колькасцях, таму, калі вы можаце зрабіць розныя матэрыялы са спецыяльнымі ўласцівасцямі для дасягнення эфектыўнага злучэння, то

Можа адпавядаць патрабаванням выкарыстання. Розніца ў фізічных і хімічных уласцівасцях розных металічных матэрыялаў, як правіла, вялікая, што непазбежна ў працэсе зваркі.

Утварэнне інтэрметалічных злучэнняў, якія аказваюць вялікі ўплыў на прадукцыйнасць зварных швоў, робіць зварку вельмі лёгкай у вытворчасці.

Вельмі складана непасрэдна выкарыстоўваць адзін лазер для зваркі разнастайных металічных злучэнняў, і стабільнасць працэсу цяжка кантраляваць.

Цяжкасці ў рэпрадукцыі. Вялікая колькасць навукоўцаў і экспертаў выявіла, што лазерная зварка дротам адносна добра падыходзіць для зваркі разнастайных металаў, і выбар з'яўляецца адпаведным.

Прысадачны дрот можа да пэўнай ступені перашкаджаць утварэнню інтэрметалічных злучэнняў і значна палепшыць механіку зварных злучэнняў.

Прадукцыйнасць:

①Злучэнне Mg/Cu ўнахлёст, зваранае лазернай зваркай з запаўняльным дротам, можа быць добра сфарміравана пры адпаведных параметрах працэсу.Максімальная трываласць на зрух злучэнняў разнастайных металаў з пэўнай трываласцю можа дасягаць 164,2 МПа, што складае 64% ад асноўнага металу магніевага сплаву.

② Даследавана зварка нахлесточных і стыкавых злучэнняў Al/Ti, і вынікі паказваюць, што працэс зваркі стабільны і фармуецца пры выкарыстанні прамавугольнай светлавой плямы.Прыгожы, шырокі дыяпазон параметраў працэсу, высокая якасць зваркі, яго максімальная трываласць на расцяжэнне дасягае 94% ад асноўнага металу алюмініевага сплаву;Паляпшэнне фарміравання зварных швоў.Для дэталяў, прызначаных для падшыпнікаў, калі зварны шво разбураецца, яго эфектыўная таўшчыня памяншаецца, а механічныя ўласцівасці зніжаюцца, калі зварны шво перагрызаецца.

Гэта прывядзе да канцэнтрацыі напружанняў на краі зварнога шва, і механічныя ўласцівасці пагоршацца. Для дэталі з патрабаваннямі да знешняга выгляду, калі зварны шво разбурыцца

Зачапленне або закусванне краю можа сур'ёзна паўплываць на знешні выгляд і з'яўляецца недапушчальным. Каб зварка была поўнай, выкарыстоўваецца лазерная зварка дротам.

Гэта вельмі добры метад, бо зварачны дрот уплавляецца ў расплаўленую ванну, што дазваляе эфектыўна павялічыць аб'ём расплаўленай ванны і забяспечыць поўную зварку.

Дэфект краю прыкусу.

Для дэталі з вялікай шчылінай злучэння (звычайна≥0,3 мм), аднаразовай лазернай зваркай цяжка дасягнуць эфектыўнага злучэння, і яе можна толькі запоўніць

Дадатковы матэрыял можа запоўніць зварны зазор, таму лазерная зварка дротам з'яўляецца вельмі эфектыўным рашэннем.

Зварка з вузкім зазорам у кут

Зварка з вузкім зазорам лазерным дротам можа рэалізаваць эфектыўную зварку сярэдніх і тоўстых пласцін з выкарыстаннем лазераў малой і сярэдняй магутнасці, а не толькі шляхам дадання зваркі

Дрот для змены складу і структуры зварнога металу, паляпшэння агульнай прадукцыйнасці зварнога злучэння, а таксама паляпшэння нахілу адной лазернай зваркі

Адаптыўнасць і няспраўнасць зазору рота і зона цеплавога ўздзеяння зварнога шва вузкія, а напружанне зварнога злучэння таксама невялікае, што мае выдатную працу.

Таму ў апошнія гады многія эксперты і навукоўцы правялі адпаведныя даследаванні па гэтай тэме:

①Выкарыстанне шматканальнай лазернай запаўняльнай дротам з вузкім зазорамМетад зваркі зваранай марской сталёвай пласціны Q345D таўшчынёй 40 мм, вынікі паказваюць, што адпаведныя параметры працэсу зваркі могуць набыць добрую форму,

Зваранае злучэнне без сітаватасці, без дэфектаў, такіх як несплаўленне, ударная глейкасць цэнтра зваркі добрая, а трываласць шва на расцяжэнне вышэйшая, чым у асноўнага матэрыялу;

②Сталь ротара таўшчынёй 50 мм была зварана шматпраходнай зваркай з вузкашчыльным лазерным дротам, і вынікі паказалі, што параметры працэсу зваркі былі прыдатнымі.

Ён можа атрымаць добрую форму, без дэфектаў, такіх як неспаўненне бакавых сценак, ударная вязкасць злучэння зніжаецца, але яго трываласць на расцяжэнне вышэйшая, чым у матчынага матэрыялу.

Драўніна;③Даследавана зварка з вузкім зазорам лазерным дротам з алюмініевым сплавам 5083 таўшчынёй 20 мм, і вынікі паказваюць, што адпаведныя параметры працэсу зваркі...

Можна атрымаць зварное злучэнне з меншай колькасцю пор і без дэфектаў, такіх як несплаўленне.

Выпадкі прымянення і рэкамендацыі па параметрах абсталявання і працэсу

1. Выпадкі ўжывання

Паляпшэнне фарміравання зварных швоў

Патрабаванні: зварка нержавеючай сталі таўшчынёй 1 мм і 3 мм, зварны шов не павінен мець сітаватасці, а ліццё павінна быць добрым.

Абсталяванне: RFL-C4000 (дыяметр валакнавага стрыжня 200μм), падавальнік дроту, зварачная галоўка.

Табліца 5 Рэкамендацыі па форме і памеры пазы

Вынікі: Формоўка была добрай, а зварны шво не меў сітаватасці, як паказана на малюнку 5.

Малюнак 5. Фарміраванне зварнога шва і марфалогія папярочнага сячэння

Шматпраходная зварка з вузкім зазорам лазерным дротам

Патрабаванні: звараная марская сталёвая пласціна Q345 таўшчынёй 18 мм, патрабуе меншай колькасці зварных адтулін, не сплаўляецца, расцяжэнне злучэння

Трываласць вышэйшая, чым у асноўнага матэрыялу, і зварны шво лепш фармаваецца.

Абсталяванне: RFL-C6000 (дыяметр валакнавага стрыжня 400μм), падавальнік дроту, зварачная галоўка.

Параметры працэсу: зварачны праход павінен быць скошаным, памер скоса паказаны на малюнку 6, а іншыя параметры працэсу зваркі паказаны ў табліцы 2.

Малюнак 6 Памер пазы

Вынікі: Ліццё было добрым, не было неспаўлення, і зварны шво практычна не меў сітаватасці, як паказана на малюнку 7, і было праведзена выпрабаванне на расцяжэнне.

Даказана, што зварны шво разрываецца ў асноўным матэрыяле, што сведчыць аб тым, што трываласць злучэння на расцяжэнне вышэйшая, чым у асноўнага матэрыялу.

РЫС. 7 Металаграфічная дыяграма папярочнага сячэння зварнога шва

2. Прапанова абсталявання і параметраў працэсу

Паляпшэнне фарміравання і якасці зварных швоў

Для лазернай зваркі стыковым дротам распаўсюджаных матэрыялаў, каб палепшыць фармаванне зварнога шва, звычайна рэкамендуецца, каб дыяметр лазера і стрыжня валакна быў

Зварачная галоўка павінна быць настроена такім чынам, каб дыяметр факусавальнай плямы быў у дыяпазоне ад 0,4 мм да 0,6 мм, а зварачны дрот павінен быць выбраны адпаведнай маркі.

Іншыя параметры зваркі паказаны ў табліцы 2 і табліцы 3.

Шматпраходная зварка з вузкім зазорам лазерным дротам

Для шматпраходнай зваркі з вузкім зазорам лазерным дротам для лістоў сярэдняй таўшчыні звычайна рэкамендуецца, каб дыяметр факусавальнай плямы складаў 0,6 мм ~ 1,0 мм, і

І зварачны дрот варта выбраць адпаведнай маркі, акрамя таго, памер злучальнай канаўкі павінен быць разумнай канструкцыі, памер канаўкі не можа быць занадта вялікім,

У адваротным выпадку лёгка прывесці да неспаўнення ўнутры зварнога шва, і агульны рэкамендаваны памер канаўкі паказаны ў табліцы 5; колькасць швоў павінна грунтавацца на максімальнай даўжыні шва.

Вялікая таўшчыня для вызначэння, першы ніжні зварны шво рэкамендуецца выкарыстоўваць максімальную зварачную магутнасць абсталявання для вызначэння, пасля кожнай глыбіні аднаго

Звычайна 3 мм ~ 5 мм; Што тычыцца параметраў працэсу зваркі, якія выкарыстоўваюцца для кожнага шва, неабходна абапірацца на неабходную глыбіню зваркі і калі

Вызначаецца шырыня пярэдняга зварнога праходу. Калі шырыня зварнога праходу большая, велічыню расфакусоўкі варта ўмерана павялічыць, каб прадухіліць несплаўленне бакавой сценкі.