Sammenlignet med tradisjonelle sveisemetoder,lasersveisinghar betydelige fordeler – lav varmetilførsel, høy sveisehastighet, liten varmepåvirket sone,
I de senere årene har lasersveising blitt mye brukt i bilindustrien, skipsbyggingsindustrien, kjernekraftindustrien, luftfartsindustrien
Luftfartsindustrien og andre høyteknologiske industrier blir mer og mer utbredt, og med reduksjonen i kostnadene for komplette sett med utstyr, i den daglige maskinvareforsyningen
Og andre livsrelaterte bruksområder begynte å vokse raskt. Men samtidig har enkeltlasersveising også visse mangler,
Kan ikke møte de stadig mer varierte behovene: For det første er kravene til gap mellom sveiseaggregatet og enkeltlasersveising svært strenge.
Det er vanligvis nødvendig med et mellomrom på < 0,2 mm, ellers er det vanskelig å oppnå en god forbindelse; for det andre,enkelt lasersveisinger svært følsom for sveisesprekker
Det er veldig lett å forårsake sprekker i sveisen, og sveisens sammensetning kan ikke justeres for å kontrollere genereringen av sprekker; For det tredje, enkelt
Lasersveising krever ultrahøyeffektlasere ved sveising av plater med stor tykkelse, og penetrasjonsevnen avhenger helt av laserens kraft.
Og sveisekvaliteten kan ikke garanteres fullt ut.
For å møte behovene til utviklingen av ulike bransjer, har metodene for lasersveising også blitt forbedret, og tilsvarende utvikling har blitt utviklet, for eksempel denne artikkelen.
Lasersveising med trådfylling og andre sveisemetoder beskrives. Lasersveising med trådfylling er utviklet på grunnlag av enkeltlasersveising,
Sammenlignet med enkeltlasersveising har det åpenbare fordeler:
①Reduser monteringskravene til arbeidsstykket betraktelig, fordi sveisetråden legges til sveiseprosessen, vil sveisebadmetallet økes betraktelig og kan brobygges
Koble til med et større sveiseavstand, samtidig som sveisen blir fyldigere;
Mikrostrukturegenskapene til sveiseområdet kan kontrolleres, fordi sammensetningen av sveisetråden er forskjellig fra sammensetningen av grunnmaterialet i sveiseskjøten.
Etter at tråden er smeltet inn i sveisebadet, kan kvaliteten, sammensetningen og proporsjonen av sveisebadet justeres for å kontrollere størkningsprosessen og dannelsen av mikrostruktur.
(3) Linjeenergitilførselen er liten, den varmepåvirkede sonen og termisk deformasjon er liten, noe som er svært gunstig for sveising av arbeidsstykket med strenge deformasjonskrav;
④kan oppnå mindre laserkraftsveising av tykkere materialer, fordi sveisetråden legges til sveiseprosessen, kan flere sveisinger oppnås, og
Sveisebadmetallet vil bli betydelig forstørret, slik at sveiseskjøten kan åpnes for å redusere den faktiske størrelsen på sveisestykket.
Lasersveistykkelse, og deretter realisere flerkanals lasertrådsveising av tykt platemateriale.
Forskjellen mellom lasertrådsveising og lasertrådsveising
Formen for lasertrådfyllsveising er vist i figur 1, som er forskjellig fra lasertrådfyllslodding vist i figur 2. De grunnleggende elementene i begge sveisemetodene er
Konsekvent, består av en laserstråle, sveisetråd, sveisedeler, beskyttelsesgass i henhold til faktiske behov for å avgjøre om de skal legges til, involvert
Og hovedutstyret er trådmatingsmaskin, sveisemaskin, myk pistolhode for sveising med trådfyller, sveisehode og høyeffektslaser.
Figur 1 Lasersveising med trådsmelting
Figur 2 Lasertrådlodding
Selv om det i utgangspunktet ikke er noen forskjell i den ytre formen på de to sveisemetodene, er det en betydelig forskjell i essens. Ved lasertrådsveising,
Laseren bruker vanligvis en høyeffektsfiberlaser, som vist i figur 3. Laseren trenger ikke bare en sveisetråd, men må også smelte basismetallet og inn
Den spesielle hulleffekten ved laserdyp penetrasjonssveising dannes på basismetallet, og danner et dypt smeltebasseng, og sammensetningen av sveisetråden blandes fullstendig med metallsammensetningen til basismetallet.
Et nytt hybridsmeltebasseng dannes, og elementsammensetningen, andelen og kvaliteten til hybridsmeltebassenget er større enn sveisetrådens og basismaterialets.
Derfor kan passende sveisetråd tilsettes sveiseprosessen i henhold til ytelsesfeilene til selve basismaterialet, for å forbedre sveiseeffektiviteten.
På perspektivnivå er sprekkmotstanden, utmattingsmotstanden, korrosjonsmotstanden, slitestyrken og andre aspekter ved sveisen målrettet forbedret.
I tillegg kan lasertrådsveising være flerkanals stablet sveising, fordi den kan oppnå dyp penetrasjonssveising med liten hulleffekt, noe som kan oppnås
Full sammensmelting av de to nederste lagene i sveisestrengen unngår alvorlige defekter ved manglende sammensmelting, slik at den har evnen til å sveise skjøter med stor tykkelse.
NårlasertrådVed lodding bruker laseren vanligvis en høyeffekts halvlederlaser, som vist i figur 4
På sveisetråden vil bare en svært liten mengde laser virke på sveisen og smelte en liten mengde metall på overflaten av sveisen, og smeltebadet smelter nesten ved smelting.
Sveisetråden er dannet, slik at sveiseegenskapene hovedsakelig avhenger av elementsammensetningen og andelen av sveisetråden og den smeltede sveisetråden ved sveisepunktet.
Hovedformålet med lasertrådlodding er å oppnå en viss forbindelsesstyrke i sveiseskjøten.
Og tetting, og lasertrådlodding kan ikke være flerkanals stablet sveising, de øvre og nedre to lagene av sveisen kan i utgangspunktet ikke være solide.
Nå som skjøten er fullstendig og effektivt smeltet, er de mekaniske egenskapene svært dårlige.
Bruksfelt for lasertrådsveising
Med utviklingen av lasertrådfyllingssveiseteknologi og økningen av lasereffektgrensen, har bruksområdet tillasertrådfyllsveising
Mer og mer omfattende, hovedsakelig innen følgende aspekter:
Lasersveising av aluminiumslegering
Generelt sett, fordi selve aluminiumslegeringen har høy reflektivitet for laseren og høy varmeledningsevne, er aluminiumslegeringen lasersveiset.
Når den nødvendige lasereffekten er stor, vil dette føre til lavkokende elementer i aluminiumslegeringer (som Mg, Zn, etc.), alvorlig fordampning og brenningstap.
Samtidig påvirker den lave overflatespenningen til smeltet metall sveisens størkningsegenskaper, og disse årsakene vil føre til eksistensen av lasersveisede aluminiumslegeringer.
Mange problemer – dårlige mekaniske egenskaper i sveiseskjøtene, dårlig sveiseforming, porøsitet og alvorlige sprekker. I stedet brukes en laser til å fylle tråden
Sveising av aluminiumslegering vil forbedre disse problemene betydelig:
①Lasersveising av tråd kan forbedre fordypningen av sveiseflaten, og dermed effektivt forbedre sveiseegenskapene.Type, og sveiseprosesssprutet er lite;
②Tilsetning av sveisetråd kan ikke bare påvirke krystallorienteringen til sylindriske krystaller i sveisen, men også fortynne sveisenDet krystallinske grensesnittet som genereres av den relative veksten av den søyleformede kjernekrystallen forbedrer sveisedannelsen, og forbedrer også materialets absorpsjonshastighet til laseren.
Med økningen av smeltebredden avtar mikrohardheten noe, og strekkfastheten og forlengelsen av skjøten vil være betydelig under de optimaliserte prosessparametrene.
Forbedre; (3) Sveising med passende prosessparametere kan ikke oppnå åpenbare interne defekter, mikrohardhet på HV60 eller mer, og skjøtfarlige stoffer (HAZ)
Det er ingen tydelig mykning av sveiseskjøten i sonen, og bruddet er i basismaterialeområdet under strekkprøven.
Lasersveising av forskjellige metaller
For krevende arbeidsmiljøer eller av kostnadshensyn er det ofte nødvendig å ha flere aspekter av et arbeidsstykke samtidig.
Spesielle egenskaper, som korrosjonsbestandighet, høy spesifikk styrke, varmebestandighet, slitestyrke, høy konduktivitet, god varmespredning, etc., men de aller fleste
Metallmaterialer kan ikke ha en rekke mer fremtredende spesielle egenskaper samtidig, og metallmaterialer med spesielle egenskaper er ofte
Knappe og dyre, kan ikke brukes i store mengder, så hvis du kan lage en rekke materialer med spesielle egenskaper for å oppnå effektiv forbindelse, da
Kan oppfylle brukskravene. Forskjellen i fysiske og kjemiske egenskaper mellom ulike metallmaterialer er generelt stor, noe som er uunngåelig i sveiseprosessen.
Dannelsen av intermetalliske forbindelser, som har stor innvirkning på sveiseskjøtenes ytelse, vil gjøre sprø intermetalliske forbindelser svært enkle å produsere.
Det er svært vanskelig å bruke en enkelt laser direkte til å sveise forskjellige metallskjøter, og prosessstabiliteten er vanskelig å kontrollere.
Vanskeligheter med reproduksjon. Et stort antall forskere og eksperter har funnet ut at lasertrådsveising er relativt bra for sveising av forskjellige metaller, og valget er passende.
Tilsetttråden kan til en viss grad hemme dannelsen av intermetalliske forbindelser, og kan forbedre mekanikken i sveisede skjøter betraktelig.
Ytelse:
①Mg/Cu-overlappingsfuger sveiset med lasertrådfyllingssveising kan formes godt under passende prosessparametereMaksimal skjærstyrke for skjøter av forskjellige metaller med en viss styrke kan nå 164,2 MPa, som er 64 % av basismetallet i magnesiumlegeringen.
② Sveising av Al/Ti-overlappingsfuger og -stussfuger er studert, og resultatene viser at sveiseprosessen er stabil og dannes når rektangulær lysflekk brukes.Vakker, bredt spekter av prosessparametere, høy sveisekvalitet, den maksimale strekkfastheten når 94 % av aluminiumslegeringens basismetal;Forbedre sveiseformingen.For arbeidsstykker med bærende formål, hvis sveisen kollapser, vil den effektive tykkelsen reduseres, og de mekaniske egenskapene vil reduseres hvis sveisen biter
Det vil føre til spenningskonsentrasjon ved kanten av sveisen, og de mekaniske egenskapene vil bli redusert. For arbeidsstykket med krav til utseende, hvis sveisen kollapser
Å sette seg fast eller bite i kanten kan ha en alvorlig visuell innvirkning og er uakseptabelt. For å gjøre sveisen full, lasertrådsveising
Det er en veldig god metode, fordi sveisetråden smeltes inn i smeltebadet, det kan effektivt øke volumet av smeltebadet, og deretter sikre at sveisen er full.
Defekt i bittkanten.
For arbeidsstykket med et stort skjøtgap (vanligvis≥0,3 mm), er det vanskelig å oppnå effektiv forbindelse med enkeltlasersveising, og kan bare fylles
Ytterligere materiale kan fylle sveisegapet, så lasertrådsveising er en svært effektiv løsning.
Filetsveising med smal spalte
Smalspaltsveising med lasertrådfylling kan realisere effektiv sveising av mellomstore og tykke plater ved å bruke lasere med liten og mellomstor effekt, ikke bare ved å legge til sveising
Tråd for å endre sammensetningen og strukturen til sveisemetallet, forbedre den generelle ytelsen til sveiseskjøten, men også forbedre den enkle lasersveisehellingen
Tilpasningsevnen og feiltoleransen til munningsklaringen, og den varmepåvirkede sonen i sveisen er smal, og spenningen i sveiseskjøten er også liten, noe som har et godt arbeidsresultat.
Derfor har mange eksperter og forskere de siste årene utført relevant forskning på det:
①Bruk av smale gap lasertrådfylling i flere kanalerSveisemetode sveiset 40 mm tykk Q345D marine stålplate, resultatene viser at de riktige sveiseprosessparametrene kan få god form,
Sveiseskjøten er porøs uten defekter som ikke-fusjon, sveisesenterets slagfasthet er god, og sveisens strekkfasthet er høyere enn basismaterialets;
②Det 50 mm tykke rotorstålet ble sveiset med smalspalts lasertrådfyllingsflerpasssveising, og resultatene viste at sveiseprosessparametrene var passende.
Den kan få god forming, ingen defekter som ikke-fusjon i sideveggen, skjøtens slagfasthet reduseres, men strekkfastheten er høyere enn morens.
Tre;③Smalspaltsveising av lasertrådfylling av 20 mm tykk aluminiumslegering 5083 er studert, og resultatene viser at passende sveiseprosessparametere
En sveiset skjøt med færre porer og ingen defekter som manglende sammensmelting kan oppnås.
Bruksområder og anbefalinger for utstyrs- og prosessparametere
1. Søknadstilfeller
Forbedre sveiseforming
Krav: 1 mm og 3 mm sveising av rustfritt stål, sveisesømmen må være porøs, og støpingen må være god.
Utstyr: RFL-C4000 (fiberkjernediameter 200μm), trådmater, sveisehode.
Tabell 5 Anbefalt sporform og -størrelse
Resultater: Støpingen var god, og sveisen hadde ingen porøsitet, som vist i figur 5.
Figur 5 Sveiseforming og tverrsnittsmorfologi
Flerpasssveising med smal spalte for lasertrådfylling
Krav: 18 mm tykk Q345 marine stålplate sveiset, krever færre sveisehull, ingen ikke-fusjon, skjøtstrekk
Styrken er høyere enn basismaterialet, og sveiseformingen er bedre.
Utstyr: RFL-C6000 (fiberkjernediameter 400μm), trådmater, sveisehode.
Prosessparametere: sveisestrengen må være avfaset, størrelsen på avfasingen er vist i figur 6, og andre sveiseprosessparametere er vist i tabell 2.
Figur 6 Sporstørrelse
Resultater: Støpingen var god, det var ingen manglende sammensmelting, og sveisen hadde i utgangspunktet ingen porøsitet, som vist i figur 7, og strekkprøven ble utført.
Det er bevist at sveisen brister i basismaterialet, noe som indikerer at strekkfastheten til skjøten er høyere enn basismaterialets.
FIG. 7 Metallografisk diagram av sveisetverrsnitt
2. Forslag til utstyr og prosessparametere
Forbedre sveiseforming og kvalitet
For lasersveising av buttskjøter i vanlige materialer, for å forbedre sveiseformasjonen, anbefales det generelt at laser- og fiberkjernediameteren,
Sveisehodet bør konfigureres slik at fokuspunktdiameteren er mellom 0,4 mm og 0,6 mm, og sveisetråden bør velges med riktig kvalitet.
Andre sveiseparametere er vist i tabell 2 og tabell 3.
Flerpasssveising med smal spalte for lasertrådfylling
For flerpasssveising med smal spalte og lasertrådfylling av middels tykke plater anbefales det generelt at fokuspunktdiameteren er 0,6 mm ~ 1,0 mm, og
Og sveisetråden bør velge riktig kvalitet, i tillegg må skjøtsporstørrelsen være rimelig utformet, sporstørrelsen kan ikke være for stor,
Ellers er det lett å forårsake manglende sammensmelting inne i sveisen, og den generelt anbefalte sporstørrelsen er vist i tabell 5. Antall perler bør være basert på skjøtens maksimale størrelse.
Stor tykkelse for å bestemme, anbefales den første bunnsveisen for å bruke utstyrets maksimale sveisekapasitet for å bestemme, etter hver dybde på en
Vanligvis 3 mm ~ 5 mm; Når det gjelder sveiseprosessparametrene som brukes for hver streng, er det nødvendig å stole på den nødvendige sveisedybden og når
Bredden på den fremre sveisebanen bestemmes. Når bredden på sveisebanen er større, bør defokuseringsmengden økes moderat for å forhindre at sideveggen ikke smelter sammen.
Publisert: 03.04.2025
