Защо се нуждаем от лазерно заваряване с тел?

В сравнение с традиционните методи на заваряване,лазерно заваряванеима значителни предимства – ниско влагане на топлина, висока скорост на заваряване, малка зона на топлинно въздействие,

През последните години лазерното заваряване се използва широко в автомобилната индустрия, корабостроенето, ядрената енергетика и аерокосмическата индустрия.

Авиационната индустрия и други високотехнологични индустрии се използват все по-широко, а с намаляването на цената на комплектите оборудване, в ежедневните хардуерни доставки.

И други приложения, свързани с живота, започнаха да се развиват бързо. Но в същото време, еднолазерното заваряване има и определени недостатъци,

Не може да отговори на все по-разнообразните нужди: първо, изискванията за единично лазерно заваряване върху заваръчния монтаж са много строги,

Обикновено се изисква разстояние < 0,2 мм, в противен случай е трудно да се постигне добра връзка; Второ,единично лазерно заваряванее силно чувствителен към пукнатини при заваряване

Много лесно е да се предизвика напукване на заваръчния шев, а съставът на заваръчния шев не може да се регулира, за да се контролира образуването на пукнатини; Трето, единични

Лазерното заваряване изисква лазери с ултрависока мощност при заваряване на плочи с голяма дебелина, а проникващата му способност зависи изцяло от мощността на лазера.

И качеството на заварката не може да бъде напълно гарантирано.

За да се отговорят на нуждите на развитието на различни индустрии, методите за лазерно заваряване също са подобрени и е разработена съответната разработка, като например тази статия.

Описани са лазерното заваряване с пълнеж от тел и други методи за заваряване. Лазерното заваряване с пълнеж от тел е разработено на базата на единично лазерно заваряване,

В сравнение с единичното лазерно заваряване, то има очевидни предимства:

①Значително намалява изискванията за сглобяване на детайла, тъй като заваръчната тел се добавя към процеса на заваряване, металът на заваръчната вана ще се увеличи значително и може да бъде преодолян

Свържете се с по-голяма заваръчна междина, като същевременно направите заварката по-пълна;

Микроструктурните свойства на заваръчната зона могат да бъдат контролирани, тъй като съставът на заваръчната тел е различен от този на основния материал на заваръчния шев.

След като телта се слее в заваръчната вана, качеството, съставът и пропорцията на заваръчната вана могат да се регулират, за да се контролира процесът на втвърдяване и образуването на микроструктура.

(3) Входната енергия на линията е малка, зоната на топлинно въздействие и термичната деформация са малки, което е много благоприятно за заваряване на детайла със строги изисквания за деформация;

4може да се постигне по-малка лазерна мощност заваряване на по-дебели материали, тъй като заваръчната тел се добавя към процеса на заваряване, може да се постигне многократно заваряване и

Металът на заваръчната вана ще бъде значително увеличен, така че заваръчният шев да може да се отвори, за да се намали действителният размер на заваръчния шев.

Лазерно заваряване с дебелина, а след това осъществяване на многоканално лазерно заваряване с дебел листов материал.

Разликата между лазерно заваряване с тел и лазерно заваряване с тел

Видът на лазерно заваряване с пълнежна тел е показан на Фигура 1, която е различна от лазерното запояване с пълнежна тел, показано на Фигура 2. Основните елементи и на двата метода на заваряване са

Последователно, са съставени от лазерен лъч, заваръчна тел, заваръчни части, защитен газ според действителните нужди, за да се реши дали да се добави, участва

И основното оборудване са машина за подаване на тел, заваръчна машина, глава за мек пистолет за заваряване с пълнеж на тел, заваръчна глава, лазер с висока мощност.

Фигура 1 Лазерно заваряване с тел

Фигура 2 Лазерно запояване с тел

Въпреки че по принцип няма разлика във външната форма на двата метода на заваряване, по същество има съществена разлика. При лазерно заваряване с тел,

Лазерът обикновено използва високомощен фибро лазер, както е показано на Фигура 3, лазерът не само се нуждае от заваръчна тел, но и от разтопяне на основния метал.

Специалният ефект на дупката при лазерно заваряване с дълбоко проникване се формира върху основния метал, образувайки дълбока топяща се вана, а съставът на заваръчната тел е напълно смесен със състава на основния метал.

Образува се нова хибридна разтопена вана, чийто елементен състав, пропорция и качество са по-големи от тези на заваръчната тел и основния материал.

Следователно, подходящата заваръчна тел може да се добави към процеса на заваряване в зависимост от дефектите в производителността на самия основен материал, за да се подобри ефективността на заваряване.

На ниво видимост, устойчивостта на пукнатини, устойчивостта на умора, устойчивостта на корозия, износоустойчивостта и други аспекти на заваръчния шев са целенасочено подобрени.

Освен това, лазерното заваряване с тел може да бъде многоканално подредено заваряване, тъй като може да постигне дълбоко проникващо заваряване с ефект на малък отвор, което може да се постигне.

Пълното сливане на долните два слоя на заваръчния шев избягва сериозни дефекти от несливане, така че е възможно да се заваряват съединения с голяма дебелина.

Когалазерна телПри запояване, лазерът обикновено използва високомощен полупроводников лазер, както е показано на Фигура 4

Върху заваръчната тел само много малко количество лазер ще действа върху заваръчния шев и ще разтопи малко количество метал върху повърхността на заваръчния шев, а стопилката почти ще се разтопи чрез топене.

Заваръчната тел е оформена, така че производителността на заварката зависи главно от елементарния състав и съотношението на заваръчната тел и разтопената заваръчна тел в заваръчния шев.

Основната цел на лазерното запояване с тел е да се постигне определена здравина на заваръчния шев.

И запечатването, и лазерното запояване с тел не могат да бъдат многоканално подредени заваръчни шевове, горният и долният два слоя на заваръчния шев по принцип не могат да бъдат плътни.

Сега напълно и ефективно слята, механичните свойства на съединението са много лоши.

Област на приложение на лазерно заваряване с тел

С развитието на технологията за лазерно заваряване с пълнеж и увеличаването на границата на мощността на лазера, обхватът на приложение...лазерно заваряване с пълнител

Все по-обширно, главно в следните аспекти:

Лазерно заваряване на алуминиева сплав с тел

Като цяло, тъй като самата алуминиева сплав има висока отражателна способност към лазера и висока топлопроводимост, алуминиевата сплав се заварява с лазер.

Когато необходимата мощност на лазера е голяма, това ще доведе до сериозно изпарение и загуба при горене на елементи с ниска точка на кипене в алуминиеви сплави (като Mg, Zn и др.).

В същото време, ниското повърхностно напрежение на разтопения метал в вана влияе върху характеристиките на втвърдяване на заваръчния шев и тези причини ще доведат до съществуването на лазерно заваряване на алуминиеви сплави.

Много проблеми – лоши механични свойства на заваръчните съединения, лошо формиране на заваръчния шев, порьозност и сериозни пукнатини. Вместо това се използва лазер за запълване на телта.

Заваряването на алуминиеви сплави значително ще подобри тези проблеми:

①Лазерното заваряване с тел може да подобри депресията на заваръчната повърхност, ефективно да подобри заваркатаТипът и пръските от процеса на заваряване са малки;

2Добавянето на заваръчна тел може не само да повлияе на кристалната ориентация на цилиндричните кристали в заваръчния шев, но и да го разреди.Кристалният интерфейс, генериран от относителния растеж на основния колонен кристал, подобрява образуването на заваръчния шев и също така подобрява скоростта на поглъщане на материала от лазера.

С увеличаване на ширината на топене, микротвърдостта леко намалява, а якостта на опън и удължението на съединението ще бъдат значителни при оптимизираните параметри на процеса.

Подобряване; (3) Заваряването с подходящи параметри на процеса може да доведе до липса на очевидни вътрешни дефекти, микротвърдост от HV60 или повече и зона на токсичност на съединението (HAZ).

Няма видимо омекване на заваръчния шев в зоната, а фрактурата е в областта на основния материал по време на изпитването на опън.

Лазерно заваряване с разнородни метали

За някои взискателни работни среди или поради съображения за разходи, често е необходимо да се имат предвид няколко аспекта на детайла едновременно.

Специални свойства, като устойчивост на корозия, висока специфична якост, устойчивост на топлина, износоустойчивост, висока проводимост, добро разсейване на топлината и др., но по-голямата част

Металните материали не могат да имат едновременно редица по-изявени специални свойства, а металните материали със специални свойства често са...

Оскъдни и скъпи, не могат да се използват в големи количества, така че ако можете да направите разнообразие от материали със специални свойства, за да постигнете ефективна връзка, тогава

Може да отговаря на изискванията за употреба. Разликата във физичните и химичните свойства на различните метални материали обикновено е голяма, което е неизбежно в процеса на заваряване.

Образуването на интерметални съединения, които имат голямо влияние върху производителността на заваръчните съединения, прави заварката много лесна за производство.

Много е трудно директното използване на един лазер за заваряване на различни метални съединения и е трудно да се контролира стабилността на процеса.

Трудност при възпроизвеждане. Голям брой учени и експерти са установили, че лазерното заваряване с тел е сравнително добро за заваряване на различни метали и изборът е подходящ.

Запълващата тел може до известна степен да потисне образуването на интерметални съединения и значително да подобри механиката на заварените съединения.

Производителност:

①Mg/Cu заварени чрез лазерно заваряване с пълнеж от тел, съединенията могат да се оформят добре при подходящи параметри на процеса.Максималната якост на срязване на съединения от различни метали с определена якост може да достигне 164,2 MPa, което е 64% от основния метал на магнезиевата сплав.

2 Изследвано е заваряването на Al/Ti припокриващи и челни съединения, а резултатите показват, че процесът на заваряване е стабилен и се формира, когато се използва правоъгълно светлинно петно.Красив, широк диапазон от параметри на процеса, високо качество на заваряване, максималната му якост на опън достига 94% от основния метал на алуминиевата сплав;Подобряване на образуването на заваръчни шевове.За детайли, предназначени за лагери, ако заварката се разруши, ефективната ѝ дебелина ще бъде намалена, а механичните свойства ще бъдат намалени, ако заварката се захапе.

Това ще доведе до концентрация на напрежение в края на заваръчния шев и механичните свойства ще бъдат намалени. За детайла с изисквания за външен вид, ако заваръчният шев се срути

Захапването или захапването на ръба може да има сериозно визуално въздействие и е неприемливо. За да се направи заварката пълна, се използва лазерно заваряване с тел.

Това е много добър метод, тъй като заваръчната тел се слива в разтопения резервоар, което може ефективно да увеличи обема на разтопения резервоар и след това да гарантира, че заварката е пълна.

Дефект на ръба на захапката.

За детайла с голяма фугова хлабина (обикновено≥0,3 мм), еднократното лазерно заваряване е трудно за постигане на ефективна връзка и може да се запълни само

Допълнителен материал може да запълни заваръчната празнина, така че лазерното заваряване с тел е много ефективно решение.

Заваряване с тесни ъгли

Заваряването с лазерно запълване на тел с тесни междини може да реализира ефективно заваряване на средни и дебели плочи чрез използване на лазери с малка и средна мощност, не само чрез добавяне на заваряване

Тел за промяна на състава и структурата на заваръчния метал, подобряване на цялостните характеристики на заварената шевка, но също така и подобряване на наклона на единичното лазерно заваряване

Адаптивността и толерантността на грешките в отвора за устата и зоната на заваряване, засегната от топлина, са тесни, а напрежението на заварената шевка също е малко, което осигурява отлична работа.

Поради това, през последните години много експерти и учени са провели съответните изследвания по темата:

①Използване на многоканално лазерно запълване с тесен процепМетод на заваряване, заварена стоманена плоча Q345D Marine с дебелина 40 мм, резултатите показват, че подходящите параметри на процеса на заваряване могат да получат добра форма,

Заварената шевка е без порьозност, без дефекти като несплавяване, ударната жилавост на центъра на заваръчния шев е добра, а якостта на опън на заваръчния шев е по-висока от тази на основния материал;

2Роторната стомана с дебелина 50 мм беше заварена чрез многоходово заваряване с лазерна тел с тясна междина, а резултатите показаха, че параметрите на заваръчния процес са подходящи.

Може да се оформи добре, без дефекти като неслепване на страничните стени, ударната жилавост на съединението е намалена, но якостта му на опън е по-висока от тази на майката.

Дърво;③Изследвано е заваряване с лазерна тел с тясна междина на алуминиева сплав 5083 с дебелина 20 мм и резултатите показват, че подходящите параметри на заваръчния процес...

Може да се получи заварено съединение с по-малко пори и без дефекти, като например несплавяване.

Случаи на приложение и препоръки за параметри на оборудване и процес

1. Случаи на кандидатстване

Подобряване на образуването на заваръчни шевове

Изисквания: Заваряване на неръждаема стомана с дебелина 1 мм и 3 мм, заваръчният шев трябва да е без порьозност и формоването да е добро.

Оборудване: RFL-C4000 (диаметър на влакнеста сърцевина 200μм), телоподаващо устройство, заваръчна глава.

Таблица 5 Препоръчителна форма и размер на канала

Резултати: Формоването беше добро и заварката нямаше порьозност, както е показано на Фигура 5.

Фигура 5 Формиране на заварката и морфология на напречното сечение

Многоходово заваряване с лазерно запълване на тел с тясна празнина

Изисквания: 18 мм дебела заварена стоманена плоча Q345 за морска употреба, изискваща по-малко заваръчни отвори, без неслепване, опън на съединението

Якостта е по-висока от тази на основния материал, а заваръчният шев е по-добър.

Оборудване: RFL-C6000 (диаметър на влакнеста сърцевина 400μм), телоподаващо устройство, заваръчна глава.

Параметри на процеса: заваръчният проход трябва да бъде скосен, размерът на скосяването е показан на Фигура 6, а други параметри на заваръчния процес са показани в Таблица 2.

Фигура 6 Размер на канала

Резултати: Формоването беше добро, нямаше несплавяване и заварката на практика нямаше порьозност, както е показано на Фигура 7, и беше проведено изпитване на опън.

Доказано е, че заварката се прекъсва в основния материал, което показва, че якостта на опън на съединението е по-висока от тази на основния материал.

Фиг. 7 Металографска диаграма на напречното сечение на заварката

2. Предложение за оборудване и параметри на процеса

Подобряване на образуването и качеството на заварките

За челно заваряване с лазерна тел на обикновени материали, за да се подобри образуването на заваръчния шев, обикновено се препоръчва диаметърът на лазера и сърцевината на влакното,

Заваръчната глава трябва да бъде конфигурирана така, че диаметърът на фокусиращото петно ​​да е между 0,4 мм и 0,6 мм, а заваръчната тел трябва да бъде избрана с подходящ клас.

Други параметри на заваряване са показани в Таблица 2 и Таблица 3.

Многоходово заваряване с лазерно запълване на тел с тясна празнина

За многоходово заваряване с лазерна тел с тясна междина на средно дебели плочи, обикновено се препоръчва диаметърът на фокусиращото петно ​​да е 0,6 мм ~ 1,0 мм.

И заваръчната тел трябва да избере подходящ клас, освен това размерът на жлеба на съединението трябва да е с разумен дизайн, размерът на жлеба не може да бъде твърде голям,

В противен случай е лесно да се получи несливане вътре в заваръчния шев, а общият препоръчителен размер на канала е показан в Таблица 5; Броят на шевовете трябва да се базира на максималната дължина на шева.

За определяне на голяма дебелина се препоръчва първият долен заваръчен шев да се използва максималният заваръчен капацитет на оборудването, след всяка дълбочина на един

Обикновено 3 мм ~ 5 мм; Що се отнася до параметрите на заваръчния процес, използвани за всяка мъниста, е необходимо да се разчита на необходимата дълбочина на заваряване и кога

Определя се ширината на предния заваръчен проход. Когато ширината на заваръчния проход е по-голяма, степента на разфокусиране трябва да се увеличи умерено, за да се предотврати неуспешно сливане на страничната стена.