Технологията за лазерно съединяване или технологията за лазерно заваряване използва лазерен лъч с висока мощност за фокусиране и регулиране на облъчването на повърхността на материала, като повърхността на материала абсорбира лазерната енергия и я преобразува в топлинна енергия, което води до локално нагряване и топене на материала, последвано от охлаждане и втвърдяване, за да се постигне съединяване на хомогенни или разнородни материали. Процесът на лазерно заваряване изисква плътност на лазерната мощност от 104до 108W/cm2В сравнение с традиционните методи на заваряване, лазерното заваряване има следните предимства.
Технологията за лазерно съединяване или технологията за лазерно заваряване използва лазерен лъч с висока мощност за фокусиране и регулиране на облъчването на повърхността на материала, като повърхността на материала абсорбира лазерната енергия и я преобразува в топлинна енергия, което води до локално нагряване и топене на материала, последвано от охлаждане и втвърдяване, за да се постигне съединяване на хомогенни или разнородни материали. Процесът на лазерно заваряване изисква плътност на лазерната мощност от 104до 108W/cm2В сравнение с традиционните методи на заваряване, лазерното заваряване има следните предимства.
1-плазмен облак, 2-топящ се материал, 3-ключова дупка, 4-дълбочина на сливане
Поради наличието на ключалката, лазерният лъч, след облъчване на вътрешността на ключалката, ще увеличи абсорбцията на лазера от материала и ще насърчи образуването на разтопена вана след разсейване и други ефекти. Двата метода на заваряване се сравняват по следния начин.
Горната фигура показва процеса на лазерно заваряване на същия материал и същия източник на светлина, като механизмът за преобразуване на енергията се осъществява само през отвора за ключалката. Отворът за ключалката и разтопеният метал близо до стената на отвора се движат с напредването на лазерния лъч. Разтопеният метал отдалечава отвора за ключалката от останалия въздух, за да го запълни и след кондензация образува заваръчен шев.
Ако материалът, който ще се заварява, е различен метал, наличието на разлики в термичните свойства ще окаже голямо влияние върху процеса на заваряване, като например разлики в точките на топене, топлопроводимостта, специфичния топлинен капацитет и коефициентите на разширение на различните материали, което ще доведе до заваръчно напрежение, деформация при заваряване и промени в условията на кристализация на метала на заварената връзка, причинявайки намаляване на механичните свойства на заваръчния шев.
Следователно, според различните характеристики на заваръчната сцена, процесът на заваряване е развил лазерно заваряване с пълнеж, лазерно запояване, двулъчево лазерно заваряване, лазерно композитно заваряване и др.
Лазерно заваряване с пълнеж от тел
При процеса на лазерно заваряване на алуминиеви, титанови и медни сплави, поради ниската абсорбция на лазерна светлина (<10%) в тези материали, фотогенерираната плазма има известно екраниране на лазерната светлина, така че е лесно да се образуват пръски и да се появят дефекти като порьозност и пукнатини. Освен това, качеството на заваряване се влияе и когато разстоянието между детайлите е по-голямо от диаметъра на точката по време на разпрашване на тънки плочи.
При решаването на горепосочените проблеми, по-добър резултат от заваряването може да се постигне чрез използване на метода с добавъчен материал. Пълнителят може да бъде тел или прах, или може да се използва предварително зададен метод с добавъчен материал. Поради малкото фокусирано петно, заварката става по-тясна и има леко изпъкнала форма на повърхността след нанасяне на добавъчния материал.
Лазерно запояване
За разлика от заваряването чрез сливане, което разтопява две заварени части едновременно, запояването добавя пълнителен материал с по-ниска точка на топене от основния материал към заваръчната повърхност, разтопява пълнителния материал, за да запълни празнината при температура по-ниска от точката на топене на основния материал и по-висока от точката на топене на пълнителния материал, и след това кондензира, за да образува плътен заваръчен шев.
Спояването е подходящо за топлочувствителни микроелектронни устройства, тънки пластини и летливи метални материали.
Освен това, може да се класифицира като меко запояване (<450 °C) и твърдо запояване (>450 °C) в зависимост от температурата, при която се нагрява спояващият материал.
Двулъчево лазерно заваряване
Двулъчевото заваряване позволява гъвкав и удобен контрол на времето и позицията на лазерното облъчване, като по този начин се регулира разпределението на енергията.
Използва се главно за лазерно заваряване на алуминиеви и магнезиеви сплави, заваряване на снаждащи и припокриващи се плочи за автомобили, лазерно запояване и заваряване с дълбоко топене.
Двойният лъч може да се получи чрез два независими лазера или чрез разделяне на лъча с помощта на делител на лъча.
Двата лъча могат да бъдат комбинация от лазери с различни характеристики във времевата област (импулсни срещу непрекъснати), различни дължини на вълните (средни инфрачервени срещу видими дължини на вълните) и различни мощности, които могат да бъдат избрани според действително обработвания материал.
4. Лазерно композитно заваряване
Поради използването на лазерен лъч като единствен източник на топлина, лазерното заваряване с един източник на топлина има нисък коефициент на преобразуване на енергията и коефициент на използване. Интерфейсът на основния материал на заваръчния шперплат е лесен за създаване на несъответствия, пори и пукнатини и други недостатъци. За да се реши този проблем, можете да използвате нагревателните характеристики на други източници на топлина, за да подобрите нагряването на детайла с лазер, обикновено наричано лазерно композитно заваряване.
Основната форма на лазерно композитно заваряване е композитното заваряване с лазер и електрическа дъга, като ефектът 1 + 1 > 2 е следният.
след лазерния лъч близо до приложената дъга,Електронната плътност е значително намалена, плазменият облак, генериран от лазерното заваряване, се разрежда, коетоможе значително да подобри скоростта на абсорбция на лазера, докато дъгата върху предварителното нагряване на основния материал допълнително ще увеличи скоростта на поглъщане на лазера.
2. високото използване на енергията на дъгата и общотопотреблението на енергия ще се увеличи.
3, зоната на действие на лазерното заваряване е малка, лесно може да причини несъответствие на заваръчния отвор, докато термичното действие на дъгата е голямо, което моженамаляване на несъответствието на заваръчния портВ същото време,качеството на заваряване и ефективността на дъгата са подобренипоради фокусиращия и насочващ ефект на лазерния лъч върху дъгата.
4, лазерно заваряване с висока пикова температура, голяма зона на топлинно въздействие, бърза скорост на охлаждане и втвърдяване, лесно генериране на пукнатини и пори; докато зоната на топлинно въздействие на дъгата е малка, което може да намали температурния градиент, охлаждането и скоростта на втвърдяване,може да намали и елиминира образуването на пори и пукнатини.
Съществуват две често срещани форми на лазерно-дъгово композитно заваряване: лазерно-TIG композитно заваряване (както е показано по-долу) и лазерно-MIG композитно заваряване.
Съществуват и други форми на заваряване, като лазерна и плазмена дъга, лазерно и индуктивно комбинирано заваряване с източник на топлина.
Относно MavenLaser
Maven Laser е лидер в областта на лазерната индустриализация в Китай и авторитетен доставчик на глобални решения за лазерна обработка. Ние дълбоко разбираме тенденциите в развитието на производствената индустрия, непрекъснато обогатяваме нашите продукти и решения, настояваме за проучване на интеграцията на автоматизацията, информатизацията и интелигентността с производствената индустрия, предоставяме оборудване за лазерно заваряване, оборудване за лазерно маркиране, оборудване за лазерно почистване и оборудване за лазерно рязане на златни и сребърни бижута за различни индустрии, включително серии с пълна мощност, и непрекъснато разширяваме влиянието си в областта на лазерното оборудване.
Време на публикуване: 13 януари 2023 г.
