1. Exemple de aplicații
1) Placă de îmbinare
În anii 1960, Toyota Motor Company a adoptat pentru prima dată tehnologia semifabricatelor sudate la comandă. Aceasta constă în conectarea a două sau mai multe table prin sudare și apoi ștanțarea lor. Aceste table pot avea grosimi, materiale și proprietăți diferite. Datorită cerințelor din ce în ce mai ridicate privind performanța și funcțiile automobilelor, cum ar fi economisirea energiei, protecția mediului, siguranța la volan etc., tehnologia de sudare la comandă a atras din ce în ce mai multă atenție. Sudarea cu plăci poate utiliza sudarea prin puncte, sudarea cap la cap cu umplutură rapidă,sudură cu laser, sudarea cu arc cu hidrogen etc. În prezent,sudură cu lasereste utilizat în principal în cercetarea externă și producția de semifabricate sudate la comandă.
Prin compararea rezultatelor testelor și calculelor, rezultatele sunt în bună concordanță, verificând corectitudinea modelului sursei de căldură. Lățimea sudurii sub diferiți parametri de proces a fost calculată și optimizată treptat. În final, a fost adoptat raportul de energie al fasciculului de 2:1, fasciculele duble au fost aranjate în paralel, fasciculul mare de energie a fost amplasat în centrul sudurii, iar fasciculul mic de energie a fost amplasat la placa groasă. Acest lucru poate reduce eficient lățimea sudurii. Atunci când cele două fascicule sunt la 45 de grade unul față de celălalt, atunci când sunt aranjate, fasciculul acționează asupra plăcii groase, respectiv asupra plăcii subțiri. Datorită reducerii diametrului efectiv al fasciculului de încălzire, lățimea sudurii scade și ea.
2) Aluminiu, oțel, metale diferite
Studiul actual trage următoarele concluzii: (1) Pe măsură ce raportul energiei fasciculului crește, grosimea compusului intermetalic în aceeași zonă a interfeței sudură/aliaj de aluminiu scade treptat, iar distribuția devine mai uniformă. Când RS=2, grosimea stratului IMC de la interfață este între 5-10 microni. Lungimea maximă a IMC liber „ac” este între 23 microni. Când RS=0,67, grosimea stratului IMC de la interfață este sub 5 microni, iar lungimea maximă a IMC liber „ac” este de 5,6 microni. Grosimea compusului intermetalic este redusă semnificativ.
(2)Când se utilizează laser cu fascicul dublu paralel pentru sudare, stratul IMC la interfața sudură/aliaj de aluminiu este mai neregulat. Grosimea stratului IMC la interfața sudură/aliaj de aluminiu, în apropierea interfeței îmbinării oțel/aliaj de aluminiu, este mai groasă, cu o grosime maximă de 23,7 microni. Pe măsură ce raportul energiei fasciculului crește, când RS=1,50, grosimea stratului IMC la interfața sudură/aliaj de aluminiu este în continuare mai mare decât grosimea compusului intermetalic din aceeași zonă a fasciculului dublu serial.
3. Îmbinare în formă de T din aliaj de aluminiu-litiu
În ceea ce privește proprietățile mecanice ale îmbinărilor sudate cu laser din aliajul de aluminiu 2A97, cercetătorii au studiat microduritatea, proprietățile de tracțiune și proprietățile de oboseală. Rezultatele testelor arată că: zona de sudură a îmbinării sudate cu laser din aliajul de aluminiu 2A97-T3/T4 este puternic înmuiată. Coeficientul este de aproximativ 0,6, ceea ce este legat în principal de dizolvarea și dificultatea ulterioară de precipitare a fazei de întărire; coeficientul de rezistență al îmbinării din aliajul de aluminiu 2A97-T4 sudate cu laserul cu fibră IPGYLR-6000 poate ajunge la 0,8, dar plasticitatea este scăzută, în timp ce fibra IPGYLS-4000...sudură cu laserCoeficientul de rezistență al îmbinărilor din aliajul de aluminiu 2A97-T3 sudate cu laser este de aproximativ 0,6; defectele porilor sunt originea fisurilor de oboseală în îmbinările sudate cu laser din aliajul de aluminiu 2A97-T3.
În modul sincron, conform diferitelor morfologii cristaline, zona fluorescentă (FZ) este compusă în principal din cristale columnare și cristale echiaxiale. Cristalele columnare au o orientare de creștere epitaxială EQZ, iar direcțiile lor de creștere sunt perpendiculare pe linia de fuziune. Acest lucru se datorează faptului că suprafața granulelor EQZ este o particulă de nucleație prefabricată, iar disiparea căldurii în această direcție este cea mai rapidă. Prin urmare, axa cristalografică primară a liniei verticale de fuziune crește preferențial, iar laturile sunt restricționate. Pe măsură ce cristalele columnare cresc spre centrul sudurii, morfologia structurală se modifică și se formează dendrite columnare. În centrul sudurii, temperatura băii topite este ridicată, rata de disipare a căldurii este aceeași în toate direcțiile, iar granulele cresc echiaxial în toate direcțiile, formând dendrite echiaxiale. Când axa cristalografică primară a dendritelor echiaxiale este exact tangentă la planul probei, în faza metalografică se pot observa granule evidente, asemănătoare florilor. În plus, sub influența suprarăcirii componentelor locale din zona de sudură, benzile echiaxiale cu granulație fină apar de obicei în zona cusăturii sudate a îmbinării în formă de T în modul sincron, iar morfologia granulară a benzii echiaxiale cu granulație fină este diferită de morfologia granulară a benzii EQZ. Același aspect. Deoarece procesul de încălzire al modului eterogen TSTB-LW este diferit de cel al modului sincron TSTB-LW, există diferențe evidente în macromorfologia și morfologia microstructurii. Îmbinarea în formă de T în modul eterogen TSTB-LW a experimentat două cicluri termice, prezentând caracteristici de baie dublă topită. Există o linie de fuziune secundară evidentă în interiorul sudurii, iar baia topită formată prin sudarea prin conducție termică este mică. În procesul TSTB-LW în modul eterogen, sudura cu penetrare profundă este afectată de procesul de încălzire al sudării prin conducție termică. Dendritele columnare și dendritele echiaxiale apropiate de linia de fuziune secundară au mai puține limite subgranulare și se transformă în cristale columnare sau celulare, indicând faptul că procesul de încălzire al sudării prin conducție termică are un efect de tratament termic asupra sudurilor cu penetrare profundă. Și dimensiunea granulelor dendritelor din centrul sudurii termoconductoare este de 2-5 microni, ceea ce este mult mai mic decât dimensiunea granulelor dendritelor din centrul sudurii de penetrare profundă (5-10 microni). Acest lucru este legat în principal de încălzirea maximă a sudurilor de pe ambele părți. Temperatura este legată de viteza ulterioară de răcire.
3) Principiul sudării cu pulbere cu laser cu fascicul dublu
4)Rezistență ridicată a îmbinărilor de lipit
În experimentul de sudare cu depunere de pulbere cu laser cu fascicul dublu, deoarece cele două fascicule laser sunt distribuite unul lângă altul pe ambele părți ale firului de punte, raza de acțiune a laserului și a substratului este mai mare decât cea a sudării cu depunere de pulbere cu laser cu fascicul unic, iar îmbinările de lipire rezultate sunt verticale față de firul de punte. Direcția firului este relativ alungită. Figura 3.6 prezintă îmbinările de lipire obținute prin sudarea cu depunere de pulbere cu laser cu fascicul unic și cu fascicul dublu. În timpul procesului de sudare, indiferent dacă este vorba de o sudură cu fascicul dublu...sudură cu lasermetodă sau o singură razăsudură cu laserMetoda respectivă prevede formarea unei anumite băi topite pe materialul de bază prin conducție termică. În acest fel, metalul topit din baia topită poate forma o legătură metalurgică cu pulberea de aliaj auto-fundant topită, realizând astfel sudarea. Atunci când se utilizează un laser cu fascicul dublu pentru sudură, interacțiunea dintre fasciculul laser și materialul de bază este interacțiunea dintre zonele de acțiune ale celor două fascicule laser, adică interacțiunea dintre cele două băi topite formate de laser pe material. În acest fel, noua zonă de fuziune rezultată este mai mare decât cea a unui singur fascicul.sudură cu laser, deci îmbinările de lipire obținute prin lipire cu fascicul dublusudură cu lasersunt mai puternice decât cele cu un singur fasciculsudură cu laser.
2. Sudabilitate și repetabilitate ridicate
În grinda unicăsudură cu laserexperiment, deoarece centrul punctului focalizat al laserului acționează direct asupra firului micro-punte, firul punții are cerințe foarte mari pentrusudură cu laserparametrii procesului, cum ar fi distribuția inegală a densității energiei laserului și grosimea inegală a pulberii de aliaj. Acest lucru va duce la ruperea sârmei în timpul procesului de sudare și chiar va provoca direct vaporizarea sârmei de punte. În metoda de sudare cu laser cu fascicul dublu, deoarece centrele focalizate ale celor două fascicule laser nu acționează direct asupra firelor micro-punte, cerințele stricte pentru parametrii procesului de sudare cu laser ai firelor de punte sunt reduse, iar sudabilitatea și repetabilitatea sunt mult îmbunătățite.
Data publicării: 17 oct. 2023
