Proč potřebujeme laserové svařování drátem?

Ve srovnání s tradičními metodami svařování,laserové svařovánímá významné výhody – nízký tepelný příkon, vysoká rychlost svařování, malá tepelně ovlivněná zóna,

V posledních letech se laserové svařování široce používá v automobilovém průmyslu, lodním průmyslu, jaderné energetice a leteckém průmyslu.

Letecký průmysl a další high-tech odvětví se stále častěji používají a se snižováním nákladů na kompletní sady zařízení se v každodenních dodávkách hardwaru snižují.

A další aplikace související se životem se začaly rychle rozvíjet. Zároveň má však svařování jedním laserem i určité nedostatky,

Nelze splnit stále rozmanitější potřeby: za prvé, požadavky na svařování jedním laserem na mezeru svařovací sestavy jsou velmi přísné,

Obvykle je vyžadována mezera < 0,2 mm, jinak je obtížné dosáhnout dobrého spojení; Za druhé,svařování jedním laseremje vysoce citlivý na praskliny při svařování

Je velmi snadné způsobit praskání svaru a složení svaru nelze upravit tak, aby se kontroloval vznik trhlin; Za třetí, jeden

Laserové svařování vyžaduje při svařování plechů velké tloušťky lasery s ultravysokým výkonem a jeho penetrační schopnost závisí výhradně na výkonu laseru.

A kvalitu svaru nelze plně zaručit.

Aby se uspokojily potřeby rozvoje různých průmyslových odvětví, byly také vylepšeny metody laserového svařování a byl vyvinut odpovídající vývoj, jako například tento článek.

Je popsáno laserové svařování plnicím drátem a další metody svařování. Laserové svařování plnicím drátem je vyvinuto na základě jednostranného laserového svařování,

Ve srovnání s jednoduchým laserovým svařováním má zjevné výhody:

①Výrazně snižte požadavky na montáž obrobku, protože svařovací drát se přidává do svařovacího procesu, kov svarové lázně se výrazně zvýší a lze jej přemostit

Spojte s větší svarovou mezerou a zároveň vytvořte plnější svar;

Mikrostrukturní vlastnosti svarové oblasti lze řídit, protože složení svařovacího drátu se liší od složení základního materiálu svarového spoje.

Po zatavení drátu do svarové lázně lze upravit kvalitu, složení a poměr svarové lázně, aby se řídil proces tuhnutí a tvorba mikrostruktury.

(3) Příkon sítě je malý, tepelně ovlivněná zóna a tepelná deformace jsou malé, což je velmi příznivé pro svařování obrobku s přísnými požadavky na deformaci;

4lze dosáhnout menšího laserového svařování silnějších materiálů, protože svařovací drát je přidán do svařovacího procesu, lze dosáhnout vícenásobného svařování a

Kov svarové lázně se výrazně zvětší, takže svarový spoj bude možné otevřít a zmenšit tak skutečnou velikost svařence.

Laserové svařování tloušťky a následné realizace vícekanálového laserového svařování silného plechového materiálu.

Rozdíl mezi svařováním laserovým drátem a svařováním laserovým drátem

Způsob laserového svařování drátem s přídavnou hmotou je znázorněn na obrázku 1 a liší se od laserového pájení drátem s přídavnou hmotou znázorněného na obrázku 2. Základními prvky obou metod svařování jsou

Konzistentní, skládají se z laserového paprsku, svařovacího drátu, svařovacích dílů, ochranného plynu podle skutečných potřeb, aby se rozhodlo, zda přidat, zapojené

A hlavním vybavením je stroj na podávání drátu, svářecí stroj, svářecí hlava pro plnicí drát, svářecí hlava a vysoce výkonný laser.

Obrázek 1 Svařování laserovým drátem

Obrázek 2 Pájení laserovým drátem

Ačkoli vnější vzhled obou svařovacích metod v podstatě není rozdílný, v podstatě existuje značný rozdíl. Při svařování laserovým drátem,

Laser obecně používá vysoce výkonný vláknový laser, jak je znázorněno na obrázku 3, laser nejen potřebuje svařovací drát, ale také potřebuje roztavit základní kov a v

Speciální efekt otvoru laserového hlubokého pronikání svařování se vytváří na základním kovu, čímž se vytváří hluboká tavicí lázeň a složení svařovacího drátu se plně smíchá se složením kovu základního kovu.

Vytvoří se nová hybridní tavenina, jejíž složení, poměr a kvalita prvků jsou větší než u svařovacího drátu a základního materiálu.

Proto lze do svařovacího procesu přidat vhodný svařovací drát podle výkonnostních vad samotného základního materiálu, aby se zlepšila účinnost svařování.

Na úrovni pohledu se cíleně zlepšuje odolnost proti praskání, únavová odolnost, odolnost proti korozi, odolnost proti opotřebení a další aspekty svaru.

Kromě toho může být laserové svařování drátem vícekanálové, protože umožňuje hluboké provaření s efektem malých otvorů.

Úplné svaření spodních dvou vrstev svarové housenky zabraňuje závažným vadám způsobeným nesvařením, takže je možné svařovat spoje o velké tloušťce.

Kdyžlaserový drátpájení, laser obecně používá vysoce výkonný polovodičový laser, jak je znázorněno na obrázku 4

Na svařovacím drátu působí pouze velmi malé množství laseru, které roztaví malé množství kovu na povrchu svaru a tavenina se téměř roztaví tavením.

Svařovací drát je tvarovaný, takže svařovací výkon závisí hlavně na elementárním složení a poměru svařovacího drátu a roztaveného svařovacího drátu ve svaru.

Hlavním účelem laserového pájení drátem je dosažení určité pevnosti svarového spoje.

A těsnění a laserové pájení drátem nelze provádět vícekanálovém vrstveným svařováním, horní a spodní dvě vrstvy svaru v podstatě nemohou být pevné.

Nyní je spoj plně a efektivně svařený, jeho mechanické vlastnosti jsou velmi špatné.

Oblast použití laserového svařování drátem

S rozvojem technologie laserového svařování drátem a zvyšováním výkonového limitu laseru se rozšiřuje rozsah použití...svařování laserovým drátem s plnicím materiálem

Stále rozsáhlejší, zejména v následujících aspektech:

Svařování hliníkových slitin laserovým drátem

Obecně platí, že protože hliníková slitina sama o sobě má vysokou odrazivost laseru a vysokou tepelnou vodivost, svařuje se laserem.

Pokud je potřebný výkon laseru velký, dochází k vážnému odpařování a ztrátám při hoření u prvků s nízkým bodem varu v hliníkových slitinách (jako je Mg, Zn atd.).

Zároveň nízké povrchové napětí roztaveného kovu v lázni ovlivňuje vlastnosti tuhnutí svaru a tyto důvody vedou k existenci laserového svařování hliníkových slitin.

Mnoho problémů – špatné mechanické vlastnosti svarových spojů, špatné tvarování svaru, pórovitost a trhliny – je závažné. Místo toho se k plnění drátu používá laser.

Svařování hliníkových slitin tyto problémy výrazně zlepší:

①laserové svařování drátem může zlepšit prohlubeň svarového povrchu a účinně zlepšit svarTyp a proces svařování je malý;

2Přidání svařovacího drátu může nejen ovlivnit orientaci krystalů válcovitých krystalů ve svaru, ale také jej zředit.Krystalické rozhraní vytvořené relativním růstem jádrového sloupcového krystalu zlepšuje tvorbu svaru a také zlepšuje absorpční rychlost materiálu pro laser.

Se zvyšující se šířkou tavení se mikrotvrdost mírně snižuje a pevnost v tahu a prodloužení spoje budou za optimalizovaných procesních parametrů významné.

Zlepšení; (3) Svařování s vhodnými procesními parametry může dosáhnout bez zjevných vnitřních vad, mikrotvrdosti HV60 nebo vyšší a tepelně ovlivněné zóny spoje.

V dané zóně nedochází k žádnému zjevnému změknutí svarového spoje a lom se nachází v oblasti základního materiálu během zkoušky tahem.

Svařování různých kovů laserovým drátem

V některých náročných pracovních prostředích nebo z důvodu nákladových úvah je často nutné mít k dispozici více aspektů obrobku současně.

Speciální vlastnosti, jako je odolnost proti korozi, vysoká měrná pevnost, tepelná odolnost, odolnost proti opotřebení, vysoká vodivost, dobrý odvod tepla atd., ale drtivá většina

Kovové materiály nemohou mít současně několik výraznějších speciálních vlastností a kovové materiály se speciálními vlastnostmi jsou často

Vzácné a drahé, nelze je použít ve velkém množství, takže pokud můžete vyrobit různé materiály se speciálními vlastnostmi pro dosažení efektivního spojení, pak

Může splňovat požadavky na použití. Rozdíl ve fyzikálních a chemických vlastnostech různých kovových materiálů je obecně velký, což je při svařování nevyhnutelné.

Křehké intermetalické sloučeniny, které mají velký vliv na vlastnosti svarových spojů, usnadňují výrobu svaru.

Je velmi obtížné přímo použít jeden laser ke svařování spojů různých kovů a jeho stabilita procesu je obtížné kontrolovat.

Obtížnost reprodukce. Velký počet vědců a odborníků zjistil, že laserové svařování drátem je relativně dobré pro svařování různých kovů a že volba je vhodná.

Přídavný drát může do určité míry inhibovat tvorbu intermetalických sloučenin a výrazně zlepšit mechaniku svarových spojů.

Výkon:

①Mg/Cu přeplátovaný spoj svařovaný laserovým svařováním s plnicím drátem lze dobře tvarovat za vhodných procesních parametrůMaximální smyková pevnost spojů z různých kovů s určitou pevností může dosáhnout 164,2 MPa, což je 64 % základního kovu hořčíkové slitiny.

2 Je studováno svařování přeplátovaného a tupého spoje Al/Ti a výsledky ukazují, že svařovací proces je stabilní a vytvarovaný při použití obdélníkového světelného bodu.Krásný, široký rozsah procesních parametrů, vysoká kvalita svaru, jeho maximální pevnost v tahu dosahuje 94 % základního kovu hliníkové slitiny;Zlepšete tvarování svarů.U obrobků určených pro ložiska se při zhroucení svaru sníží jeho efektivní tloušťka a při zakousnutí svaru se sníží jeho mechanické vlastnosti.

To povede ke koncentraci napětí na okraji svaru a mechanické vlastnosti se sníží. U obrobku s požadavky na vzhled, pokud se svar zhroutí

Zatrhávání nebo kousání hrany může mít vážný vizuální dopad a je nepřijatelné. Aby byl svar plný, je vhodné svařovat laserovým drátem.

Je to velmi dobrá metoda, protože svařovací drát je zataven do roztavené lázně, což může efektivně zvětšit objem roztavené lázně a zajistit tak plný svar.

Vada skusové hrany.

Pro obrobek s velkou spojovací mezerou (obecně≥0,3 mm), jedno laserové svařování je obtížné pro dosažení efektivního spojení a lze jej vyplnit pouze

Dodatečný materiál může vyplnit svarovou mezeru, takže laserové svařování drátem je velmi účinným řešením.

Svařování koutů s úzkou mezerou

Svařování laserovým drátem s úzkou mezerou může realizovat efektivní svařování středně silných a tlustých plechů pomocí laserů s malým a středním výkonem, a to nejen přidáním svařování

Drát pro změnu složení a struktury svarového kovu, zlepšení celkového výkonu svařovaného spoje, ale také zlepšení sklonu svařování jedním laserem

Přizpůsobivost a tolerance chyb vůle ústí a tepelně ovlivněná zóna svaru jsou úzké a napětí svařovaného spoje je také malé, což má skvělou práci.

Proto v posledních letech mnoho odborníků a vědců provedlo relevantní výzkum v této oblasti:

①Použití vícekanálového laserového plnění drátem s úzkou mezerouMetoda svařování svařovaného 40mm silného ocelového plechu Q345D Marine, výsledky ukazují, že při vhodných parametrech svařovacího procesu lze dosáhnout dobrého tvaru,

Svařovaný spoj bez pórovitosti, bez vad, jako je netavení, s dobrou rázovou houževnatostí svaru a pevností v tahu svaru vyšší než u základního materiálu;

2Rotorová ocel o tloušťce 50 mm byla svařena vícevrstvým svařováním s úzkou mezerou laserovým drátem a výsledky ukázaly, že parametry svařovacího procesu byly vhodné.

Může se dobře tvarovat, nevyskytují se žádné vady, jako je nesvarování bočních stěn, rázová houževnatost spoje je snížena, ale jeho pevnost v tahu je vyšší než u matky.

Dřevo;③Je studováno svařování 20mm hliníkové slitiny 5083 laserovým drátem s úzkou mezerou a výsledky ukazují, že vhodné parametry svařovacího procesu...

Lze dosáhnout svarového spoje s menším počtem pórů a bez vad, jako je například nesvar.

Případy použití a doporučení parametrů zařízení a procesu

1. Případy použití

Zlepšení tvarování svarů

Požadavky: Svařování nerezové oceli o tloušťce 1 mm a 3 mm, svarový šev nesmí mít poréznost a musí být kvalitní.

Zařízení: RFL-C4000 (průměr jádra vlákna 200μm), podavač drátu, svařovací hlava.

Tabulka 5 Doporučení tvaru a velikosti drážky

Výsledky: Formování bylo dobré a svar neměl žádnou poréznost, jak je znázorněno na obrázku 5.

Obrázek 5 Tvarování svaru a morfologie průřezu

Vícevrstvé svařování s úzkou mezerou a plněním laserovým drátem

Požadavky: 18mm silný svařovaný plech z oceli Q345 Marine, vyžadující méně svarových otvorů, bez nesvárů, spoj odolný proti tahu

Pevnost je vyšší než u základního materiálu a tvarování svaru je lepší.

Zařízení: RFL-C6000 (průměr jádra vlákna 400μm), podavač drátu, svařovací hlava.

Parametry procesu: svařovací vrstva musí být zkosená, velikost zkosení je znázorněna na obrázku 6 a další parametry svařovacího procesu jsou uvedeny v tabulce 2.

Obrázek 6 Velikost drážky

Výsledky: Formování bylo dobré, nedošlo k žádnému nestavení a svar v podstatě neměl žádnou poréznost, jak je znázorněno na obrázku 7, a byla provedena zkouška tahem.

Je prokázáno, že svar se v základním materiálu láme, což naznačuje, že pevnost v tahu spoje je vyšší než u základního materiálu.

Obr. 7 Metalografický diagram průřezu svaru

2. Návrh parametrů zařízení a procesu

Zlepšení tvarování a kvality svarů

Pro tupé svařování běžných materiálů laserovým drátem se pro zlepšení tvorby svaru obecně doporučuje průměr laseru a jádra vlákna,

Svařovací hlava by měla být konfigurována tak, aby průměr zaostřovacího bodu byl mezi 0,4 mm a 0,6 mm, a svařovací drát by měl být vybrán s odpovídající jakostí.

Další parametry svařování jsou uvedeny v tabulce 2 a tabulce 3.

Vícevrstvé svařování s úzkou mezerou a plněním laserovým drátem

Pro vícevrstvé svařování laserovým drátem s úzkou mezerou u středně silných plechů se obecně doporučuje průměr zaostřovacího bodu 0,6 mm ~ 1,0 mm.

A svařovací drát by měl být zvolen vhodného stupně, kromě toho musí být velikost drážky spoje přiměřená a nesmí být příliš velká.

Jinak je snadné způsobit nesvar uvnitř svaru a obecná doporučená velikost drážky je uvedena v tabulce 5; Počet housenek by měl být založen na maximální délce spoje.

Pro určení velké tloušťky se doporučuje první spodní svar použít maximální svařovací kapacitu zařízení, po každé hloubce jednoho

Obecně 3 mm ~ 5 mm; Pokud jde o parametry svařovacího procesu použité pro každou housenku, je nutné se spoléhat na požadovanou hloubku svařování a kdy

Stanoví se šířka přední svarové vrstvy. Pokud je šířka svarové vrstvy větší, je třeba mírně zvýšit míru rozostření, aby se zabránilo nesvaření boční stěny.