Ca instrument avansat de procesare, laserul joacă un rol din ce în ce mai important în domeniul sudării industriale. Deși tehnologia tradițională de sudare cu laser poate controla aceste defecte într-o anumită măsură, efectul său este adesea limitat de parametri și procese de sudare fixe. În ultimii ani, apariția tehnologiei de sudare cu laser oscilant oferă o nouă soluție pentru controlul defectelor de sudare. Prin introducerea oscilației fasciculului laser în timpul procesului de sudare, tehnologia poate îmbunătăți semnificativ caracteristicile dinamice ale băii de sudură, optimizând astfel calitatea sudării. Tehnologia de sudare cu laser oscilant se bazează în principal pe controlul precis al fasciculului laser și al tehnologiei de oscilant pentru a obține o sudare eficientă și de înaltă calitate.
Îmbunătățiți aspectul:
În timpulprocesul de sudare, fasciculul laser este oscilat rapid și precis pentru a acoperi întreaga zonă de sudură. Când fasciculul se mișcă de-a lungul direcției sudurii, acesta oscilează în diferite forme, cum ar fi cerc, figura 8 și helix. Chen și colab. au folosit laserul cu oscilație pentru a suda aliaje de aluminiu diferite și, comparativ cu sudarea cu laser fără oscilație, morfologia sudurii frontale și posterioare a sudării cu laser cu oscilație a fost semnificativ îmbunătățită. În plus, sudarea cu laser cu oscilație transversală este utilizată pentru a crește adaptabilitatea jocului canelurii. La unele piese de conectare conductive, este necesar să se extindă zona de supracurent, este necesar să se extindă și suprafața de conectare metalică și este necesar să se oscileze sudarea cu laser pentru a face ca suprafața de conectare metalică să devină în formă de „U”.
1. (a) și (b) statistici privind morfologia secțiunii transversale a sudurii și dimensiunea sudurii în diferite moduri de oscilație; (c) Formarea suprafeței superioare a sudurii în diferite moduri de oscilație.
Îmbunătățiți fuziunea slabă a pereților laterali:
Defectul de nefuziune a peretelui lateral este ușor de observat în sudarea tradițională cu laser cu spațiu îngust a plăcilor de grosime medie, cauzat de distribuția inegală a energiei laser în gură, aportul de căldură mare în centrul canelurii și aportul de căldură mic în peretele lateral al canelurii, ceea ce nu poate forma o combinație bună. Măsura cheie pentru rezolvarea defectului de nefuziune a peretelui lateral este creșterea aportului de căldură către peretele lateral. În procesul de sudare cu laser, se poate realiza o distribuție mai rezonabilă a energiei fasciculului laser pe suprafața piesei de prelucrat prin oscilația fasciculului. Când lățimea canelurii se modifică, amplitudinea oscilației fasciculului este ajustată pentru a se potrivi cu lățimea canelurii, astfel încât să se formeze un aport de căldură eficient către peretele lateral.
2. Imagine macroscopică a sudurii de la primul strat (L1) până la al șaptelea strat (L7) pentru sudarea cu laser cu sau fără oscilație.
Reducerea defectelor de porozitate:
Mecanismul de inhibare a mișcării laser asupra porilor de sudură poate fi atribuit îmbunătățirii stabilității găurilor mici și fluidității metalului lichid. Figura 3 prezintă comportamentul de curgere al băii topite, demonstrat de particulele de trasor, în timpul procesului de sudare. Oscilația fasciculului de lumină determină ca gaura mică să formeze o mișcare de rotație de agitare de înaltă frecvență și mare viteză, ceea ce promovează revărsarea bulelor și are un efect de „captare” asupra porilor solidificați. În același timp, oscilația fasciculului de lumină mărește aria găurii mici și reduce probabilitatea colapsului instabilității acesteia pentru a forma bule.
3. (a) și (b) traiectoriile particulelor de trasor în timpul sudării; Zona deschiderii găurii de cheie: (c) fără laser oscilant (d) laser oscilant.
Reducerea defectelor de fisură:
Fisura termică este un tip de defect format în procesul de sudare datorită interacțiunii dintre tensiunea internă și factorii metalurgici, care se găsește adesea în zona afectată termic (ZAT) a sudării. Formarea unor astfel de fisuri este legată de vulnerabilitatea materialului la temperaturi ridicate, de stresul de sudare și de compoziția chimică a materialului. Tehnologia tradițională de sudare cu laser poate produce fisuri termice în procesul de sudare, în principal din următoarele motive: În primul rând, din cauza consumului mare de energie al sudării cu laser, rezultând o încălzire și răcire rapidă a zonei de sudare, rezultând un gradient termic și o tensiune termică mari; În al doilea rând, reacția metalurgică din procesul de sudare poate duce la segregarea elementelor de impuritate cu punct de topire scăzut, formând o fază fragilă și crescând sensibilitatea fisurilor. În cele din urmă, solidificarea rapidă a materialului poate duce la eterogenitatea microstructurii, iar direcția de creștere a cristalelor columnare este dinspre baia topită spre centru, așa cum se arată în Figura 4. În acest caz, sensibilitatea la fisurare este semnificativ crescută.
4. Mod de solidificare prin sudare cu laser (a) sudare cu laser convențională (b) sudare cu laser oscilant.
Tehnologia de sudare cu laser oscilant poate reduce sau elimina eficient apariția fisurilor fierbinți prin introducerea fasciculului laser oscilant. În timpul procesului de sudare cu laser oscilant, oscilația periodică a fasciculului laser poate promova curgerea metalului în baia topită, îmbunătățind astfel uniformitatea microstructurii, iar granula crește coaxial în centrul băii topite, așa cum se arată în Figura 5. Aceste granule coaxiale acționează ca o barieră protectoare pentru a preveni propagarea fisurilor și acționează ca un strat de izolație termică pentru a preveni propagarea ulterioară a fisurilor. În același timp, laserul oscilant ajută la reducerea formării fazelor fragile din cauza segregării componentelor, reducând riscul de fisurare termică.
5. (A) Caracteristicile microstructurii de solidificare a sudurilor convenționale cu laser (B) Caracteristicile microstructurii de solidificare a sudurilor cu laser oscilant (CCW).
Comparativ cu sudarea cu laser prin auto-fuziune, tehnologia de sudare cu laser oscilant a fost recunoscută ca o modalitate eficientă de a reduce tendința de porozitate și de a îmbunătăți defectele precum nefuziunea pereților laterali. Datorită efectului de agitare al fasciculului asupra băii de topit, aceasta are avantaje semnificative în îmbunătățirea potrivirii interstițiului, îmbunătățirea uniformității microstructurii și rafinarea granulelor. Aplicarea tehnologiei de sudare cu laser oscilant poate face ca sudarea cu laser să fie utilizată pe scară largă, iar sudarea de precizie eficientă cu laser poate fi realizată pentru piese mai mari și suduri mai late, adică, procesul de bază și precizia de asamblare a produsului sunt relaxate.
Data publicării: 21 februarie 2025
