Jämfört med traditionella svetsmetoder,lasersvetsninghar betydande fördelar – låg värmetillförsel, snabb svetshastighet, liten värmepåverkad zon,
Under senare år har lasersvetsning använts i stor utsträckning inom bilindustrin, varvsindustrin, kärnkraftsindustrin, flyg- och rymdindustrin
Flygindustrin och andra högteknologiska industrier används alltmer, och med minskade kostnader för kompletta utrustningsuppsättningar, i den dagliga hårdvaruleveransen
Och andra livsrelaterade tillämpningar började växa snabbt. Men samtidigt har enlasersvetsning också vissa brister,
Kan inte möta de alltmer varierande behoven: för det första är kraven på gap mellan svetsaggregatet och en enda lasersvetsning mycket strikta.
Det krävs vanligtvis ett mellanrum < 0,2 mm, annars är det svårt att uppnå en bra anslutning; För det andra,enkel lasersvetsningär mycket känslig för svetssprickor
Det är mycket lätt att orsaka svetssprickbildning, och svetsens sammansättning kan inte justeras för att kontrollera sprickbildningen; För det tredje, singel
Lasersvetsning kräver ultrahögeffektslarar vid svetsning av plåtar med stor tjocklek, och dess penetrationsförmåga beror helt på laserns effekt.
Och svetskvaliteten kan inte garanteras helt.
För att möta behoven hos utvecklingen inom olika industrier har metoderna för lasersvetsning också förbättrats, och motsvarande utveckling har utvecklats, såsom den här artikeln.
Lasersvetsning av trådfyllning och andra svetsmetoder beskrivs. Lasersvetsning av trådfyllning är utvecklad baserat på en enda lasersvetsning,
Jämfört med enkel lasersvetsning har det uppenbara fördelar:
①Minska arbetsstyckets monteringskrav kraftigt, eftersom svetstråden läggs till i svetsprocessen ökar smältbassängens metall kraftigt och kan överbryggas.
Anslut med ett större svetsgaps, samtidigt som svetsen görs fylligare;
Mikrostrukturegenskaperna hos svetsområdet kan kontrolleras, eftersom svetstrådens sammansättning skiljer sig från svetsfogens basmaterial.
Efter att tråden har smälts in i svetsbadet kan svetsbadets kvalitet, sammansättning och proportioner justeras för att kontrollera stelningsprocessen och bildandet av mikrostruktur.
(3) Linjeenergiinmatningen är liten, den värmepåverkade zonen och termisk deformation är små, vilket är mycket gynnsamt för svetsning av arbetsstycket med strikta deformationskrav;
④kan uppnå mindre lasersvetsning av tjockare material, eftersom svetstråden läggs till i svetsprocessen kan flera svetsningar uppnås, och
Smältbadsmetallen kommer att förstoras avsevärt, så att svetsfogen kan öppnas för att minska svetsfogens faktiska storlek.
Lasersvetstjocklek, och förverkliga sedan flerkanalig lasertrådssvetsning av tjockt plåtmaterial.
Skillnaden mellan lasertrådsvetsning och lasertrådsvetsning
Formen för lasertrådssvetsning visas i figur 1, vilken skiljer sig från lasertrådslödningen som visas i figur 2. Grundelementen i båda svetsmetoderna är
Konsekvent, består av en laserstråle, svetstråd, svetsdelar, skyddsgas enligt faktiska behov för att avgöra om man ska lägga till, involverade
Och den huvudsakliga utrustningen är trådmatningsmaskin, svetsmaskin, mjukpistolhuvud för trådfyllning, svetshuvud och högeffektslaser.
Figur 1 Lasersvetsning med tråd
Figur 2 Lasertrådlödning
Även om det i princip inte finns någon skillnad i den externa formen av de två svetsmetoderna, finns det en betydande skillnad i grunden. Vid lasertrådssvetsning,
Lasern använder vanligtvis en högeffektsfiberlaser, som visas i figur 3, lasern behöver inte bara en svetstråd, utan behöver också smälta basmetallen och i
Den speciella håleffekten vid laserdjupsvetsning bildas på basmetallen, vilket bildar en djup smältpool, och svetstrådens sammansättning blandas helt med basmetallens metallsammansättning.
En ny hybridsmältpool bildas, och elementsammansättningen, proportionen och kvaliteten hos hybridsmältan är större än svetstrådens och basmaterialets.
Därför kan lämplig svetstråd läggas till svetsprocessen i enlighet med själva basmaterialets prestandadefekter, för att förbättra svetseffektiviteten.
På perspektivnivån förbättras dessutom avsiktligt sprickmotståndet, utmattningsbeständigheten, korrosionsbeständigheten, slitstyrkan och andra aspekter av svetsen.
Dessutom kan lasertrådsvetsning vara flerkanalig staplad svetsning, eftersom den kan uppnå djup penetrationssvetsning med liten håleffekt, vilket kan uppnås
Den fullständiga sammansvetsningen av de två nedre lagren av svetssträngen undviker allvarliga defekter på grund av bristande sammansvetsning, så att den har förmågan att svetsa fogar med stor tjocklek.
Närlasertrådlödning, lasern använder vanligtvis en högeffekts halvledarlaser, som visas i figur 4
På svetstråden kommer endast en mycket liten mängd laser att verka på svetsen och smälta en liten mängd metall på svetsytan, och smältpoolen smälts nästan helt genom smältning.
Svetstråden formas, så svetsprestanda beror huvudsakligen på elementarsammansättningen och proportionerna mellan svetstråden och den smälta svetstråden vid svetsen.
Huvudsyftet med laserlödning av tråd är att uppnå en viss anslutningsstyrka i svetsfogen.
Och tätning och laserlödning kan inte vara flerkanalig staplad svetsning, de övre och nedre två lagren av svetsen kan i princip inte vara solida.
Nu helt och effektivt sammansmält är fogens mekaniska egenskaper mycket dåliga.
Användningsområde för lasertrådsvetsning
Med utvecklingen av lasertrådssvetsteknik och ökningen av lasereffektgränsen har tillämpningsområdet förlasertrådsvetsning
Mer och mer omfattande, främst inom följande aspekter:
Lasersvetsning av aluminiumlegering
Generellt sett, eftersom aluminiumlegeringen i sig har hög reflektivitet mot lasern och hög värmeledningsförmåga, är aluminiumlegeringen lasersvetsad.
När den erforderliga lasereffekten är stor leder detta till lågkokande element i aluminiumlegeringar (såsom Mg, Zn, etc.), allvarlig avdunstning och förbränningsförlust.
Samtidigt påverkar den låga ytspänningen hos den smälta metallen svetsfogens stelningsegenskaper, och dessa skäl leder till förekomsten av lasersvetsning av aluminiumlegeringar.
Många problem – dåliga mekaniska egenskaper hos svetsfogar, dålig svetsformning, porositet och allvarliga sprickor. Istället används en laser för att fylla tråden
Svetsning av aluminiumlegering kommer att förbättra dessa problem avsevärt:
①Lasersvetsning av tråd kan förbättra svetsytans fördjupning och effektivt förbättra svetsningenTyp, och stänket i svetsprocessen är litet;
②Tillsats av svetstråd kan inte bara påverka kristallorienteringen av cylindriska kristaller i svetsen, utan även utspäda svetsenDet kristallina gränssnittet som genereras av den relativa tillväxten av den kolumnära kärnkristallen förbättrar svetsbildningen och förbättrar även materialets absorptionshastighet till lasern.
Med ökande smältbredd minskar mikrohårdheten något, och draghållfastheten och förlängningen av fogen kommer att vara betydande under de optimerade processparametrarna.
Förbättra; (3) Svetsning med lämpliga processparametrar kan inte erhålla några uppenbara interna defekter, mikrohårdhet på HV60 eller mer, och riskfyllda zoner i fogen
Det finns ingen uppenbar mjukning av svetsfogen i zonen, och brottet finns i basmaterialet under dragprovningen.
Lasersvetsning av olika metaller
För vissa krävande arbetsmiljöer eller av kostnadsskäl är det ofta nödvändigt att ha flera aspekter av ett arbetsstycke samtidigt.
Speciella egenskaper, såsom korrosionsbeständighet, hög specifik hållfasthet, värmebeständighet, slitstyrka, hög konduktivitet, god värmeavledning etc., men den stora majoriteten
Metallmaterial kan inte ha ett antal mer framträdande specialegenskaper samtidigt, och metallmaterial med speciella egenskaper är ofta
Knappa och dyra, kan inte användas i stora mängder, så om du kan tillverka en mängd olika material med speciella egenskaper för att uppnå effektiv anslutning, då
Kan uppfylla användningskraven. Skillnaden i fysikaliska och kemiska egenskaper hos olika metallmaterial är generellt sett stor, vilket är oundvikligt i svetsprocessen.
Bildningen av intermetalliska föreningar, som har stor inverkan på svetsfogarnas prestanda, gör spröda intermetalliska föreningar att svetsen blir mycket lätt att tillverka.
Det är mycket svårt att direkt använda en enda laser för att svetsa olika metallfogar, och dess processstabilitet är svår att kontrollera.
Svårigheter att reproducera. Ett stort antal forskare och experter har funnit att lasertrådssvetsning är relativt bra för svetsning av olika metaller, och valet är lämpligt.
Tillsatstråden kan hämma bildandet av intermetalliska föreningar i viss mån och kan avsevärt förbättra mekaniken i svetsade fogar.
Prestanda:
①Mg/Cu-överlappningsfog svetsad med lasertrådfyllningssvetsning kan formas väl under lämpliga processparametrarDen maximala skjuvhållfastheten för fogar av olika metaller med viss hållfasthet kan nå 164,2 MPa, vilket är 64 % av basmetallen för magnesiumlegering.
② Svetsning av Al/Ti-överlappningsfogar och stumfogar studeras, och resultaten visar att svetsprocessen är stabil och bildas när rektangulära ljusfläckar används.Vacker, brett utbud av processparametrar, hög svetskvalitet, dess maximala draghållfasthet når 94% av aluminiumlegeringens basmetall;Förbättra svetsformningen.För arbetsstycken med lagerändamål, om svetsen kollapsar, kommer dess effektiva tjocklek att minska, och de mekaniska egenskaperna kommer att minska om svetsen biter
Det kommer att leda till spänningskoncentration vid svetskanten, och de mekaniska egenskaperna kommer att minska. För arbetsstycket med utseendekrav, om svetsen kollapsar
Att fastna eller bita i kanten kan ha en allvarlig visuell påverkan och är oacceptabelt. För att göra svetsen komplett, lasertrådsvetsning
Det är en mycket bra metod, eftersom svetstråden smälts in i smältbadet, vilket effektivt kan öka volymen av smältbadet och sedan säkerställa att svetsen är full.
Defekt i bitkanten.
För arbetsstycket med ett stort foggap (vanligtvis≥0,3 mm), är det svårt att uppnå effektiv anslutning vid enkel lasersvetsning och kan bara fyllas
Ytterligare material kan fylla svetsgapet, så lasertrådssvetsning är en mycket effektiv lösning.
Smalspaltsvetsning
Smala spaltlasertrådssvetsning kan uppnå effektiv svetsning av medelstora och tjocka plåtar genom att använda lasrar med liten och medelhög effekt, inte bara genom att lägga till svetsning
Tråd för att ändra svetsgodsets sammansättning och struktur, förbättra svetsfogens totala prestanda, men också förbättra den enskilda lasersvetsningslutningen
Anpassningsförmågan och feltoleransen hos mynningsutrymmet, och den värmepåverkade zonen i svetsen är smal, och spänningen i den svetsade fogen är också liten, vilket har ett bra arbetstryck.
Därför har många experter och forskare under senare år genomfört relevant forskning om det:
①Använda smalspaltlasertrådfyllning i flera kanalerSvetsmetod svetsad 40 mm tjock Q345D marin stålplåt, resultaten visar att lämpliga svetsprocessparametrar kan få god form,
Den svetsade fogen är porös, inga defekter som icke-fusion, svetscentrumets slagtålighet är god och svetsens draghållfasthet är högre än basmaterialets;
②Det 50 mm tjocka rotorstålet svetsades med smalspalts-lasertrådsfyllningsflerpasssvetsning, och resultaten visade att svetsprocessparametrarna var lämpliga.
Den kan få god formning, inga defekter som icke-fusionerande sidoväggar, fogens slagtålighet minskar, men dess draghållfasthet är högre än modermaterialets.
Trä;③Lasertrådsfyllningssvetsning med smal spalt av 20 mm tjock aluminiumlegering 5083 studeras, och resultaten visar att lämpliga svetsprocessparametrar
En svetsad fog med färre porer och inga defekter som bristande sammansmältning kan erhållas.
Applikationsfall och rekommendationer för utrustning och processparametrar
1. Tillämpningsfall
Förbättra svetsformningen
Krav: 1 mm och 3 mm svetsning av rostfritt stål, svetsfogen får inte vara porös och gjutningen är god.
Utrustning: RFL-C4000 (fiberkärndiameter 200μm), trådmatarverk, svetshuvud.
Tabell 5 Rekommendation för spårform och -storlek
Resultat: Formningen var bra och svetsen hade ingen porositet, såsom visas i figur 5.
Figur 5 Svetsformning och tvärsnittsmorfologi
Flerpasssvetsning med lasertrådfyllning för smala spalter
Krav: 18 mm tjock Q345 marin stålplåt svetsad, kräver färre svetshål, ingen icke-smältningsförmåga, draghållfasthet i skarven
Hållfastheten är högre än basmaterialets, och svetsformningen är bättre.
Utrustning: RFL-C6000 (fiberkärndiameter 400μm), trådmatarverk, svetshuvud.
Processparametrar: svetssträngen måste vara avfasad, storleken på den avfasade ytan visas i figur 6, och andra svetsprocessparametrar visas i tabell 2.
Figur 6 Spårstorlek
Resultat: Formningen var bra, det fanns ingen icke-smältning och svetsen hade i princip ingen porositet, såsom visas i figur 7, och dragprovet utfördes.
Det är bevisat att svetsen brister i grundmaterialet, vilket indikerar att fogens draghållfasthet är högre än grundmaterialets.
FIG. 7 Metallografiskt diagram över svetssnitt
2. Förslag på utrustning och processparametrar
Förbättra svetsformning och kvalitet
För lasersvetsning av stumfogar i vanliga material rekommenderas det generellt att laser- och fiberkärnans diameter, för att förbättra svetsformen,
Svetshuvudet bör konfigureras så att fokuspunktens diameter är mellan 0,4 mm och 0,6 mm, och svetstråden bör väljas med lämplig kvalitet.
Andra svetsparametrar visas i tabell 2 och tabell 3.
Flerpasssvetsning med lasertrådfyllning för smala spalter
För flerpasssvetsning med smal spalt och lasertrådsfyllning av medeltjock platta rekommenderas generellt att fokuspunktens diameter är 0,6 mm ~ 1,0 mm, och
Och svetstråden bör välja lämplig kvalitet, dessutom måste skarvspårets storlek vara rimligt utformat, spårstorleken får inte vara för stor,
Annars är det lätt att orsaka bristande sammansmältning inuti svetsen, och den generellt rekommenderade spårstorleken visas i tabell 5. Antalet strängar bör baseras på fogens maximala dimension.
Stor tjocklek för att bestämma, den första bottensvetsen rekommenderas att använda utrustningens maximala svetskapacitet för att bestämma, efter varje djup av ett
Generellt 3 mm ~ 5 mm; När det gäller svetsprocessparametrarna som används för varje sträng är det nödvändigt att förlita sig på dess erforderliga svetsdjup och när
Bredden på den främre svetssträngen bestäms. När svetssträngens bredd är större bör defokuseringsmängden ökas måttligt för att förhindra att sidoväggen inte smälter.
Publiceringstid: 3 april 2025
