Comparativ cu metodele tradiționale de sudare,sudură cu laserare avantaje semnificative – aport termic redus, viteză mare de sudare, zonă mică afectată termic,
În ultimii ani, sudarea cu laser a fost utilizată pe scară largă în industria auto, industria navală, industria energiei nucleare, industria aerospațială
Industria aeronautică și alte industrii de înaltă tehnologie sunt din ce în ce mai utilizate pe scară largă, iar odată cu reducerea costurilor seturilor complete de echipamente, în aprovizionarea zilnică cu hardware.
Și alte aplicații legate de viață au început să crească rapid. Dar, în același timp, sudarea cu laser simplu are și anumite neajunsuri,
Nu poate satisface nevoile din ce în ce mai diverse: în primul rând, sudarea cu laser unică pe cerințele de spațiu ale ansamblului de sudură este foarte strictă,
De obicei, este necesar un spațiu < 0,2 mm, altfel este dificil să se realizeze o conexiune bună; În al doilea rând,sudură cu laser uniceste foarte sensibil la fisurile de sudură
Este foarte ușor să se producă fisuri în sudură, iar compoziția sudurii nu poate fi ajustată pentru a controla generarea fisurilor; În al treilea rând, fisuri simple
Sudarea cu laser necesită lasere de putere ultra-înaltă atunci când se sudează plăci cu grosimi mari, iar capacitatea sa de penetrare depinde în întregime de puterea laserului.
Și calitatea sudurii nu poate fi garantată pe deplin.
Pentru a satisface nevoile dezvoltării diverselor industrii, metodele de sudare cu laser au fost, de asemenea, îmbunătățite și s-au dezvoltat dezvoltări corespunzătoare, cum ar fi acest articol.
Sunt descrise metodele de sudare cu laser pentru umplerea firelor și alte metode de sudare. Sudarea cu laser pentru umplerea firelor este dezvoltată pe baza sudării cu laser simplu,
Comparativ cu sudarea cu laser simplu, aceasta are avantaje evidente:
1.Reduce considerabil cerințele de asamblare a piesei de prelucrat, deoarece sârma de sudură este adăugată la procesul de sudare, metalul din baia de sudură va fi mult crescut și poate fi acoperit cu o punte
Conectați-vă cu un spațiu de sudură mai mare, făcând în același timp sudura mai plină;
Proprietățile microstructurale ale zonei de sudură pot fi controlate, deoarece compoziția sârmei de sudură este diferită de cea a materialului de bază al îmbinării sudate.
După ce sârma este topită în baia de sudură, calitatea, compoziția și proporția acesteia pot fi ajustate pentru a controla procesul de solidificare și formarea microstructurii.
(3) Intrarea energiei liniare este mică, zona afectată termic și deformarea termică sunt mici, ceea ce este foarte propice sudării piesei de prelucrat cu cerințe stricte de deformare;
④se poate obține o putere laser mai mică pentru sudarea materialelor mai groase, deoarece sârma de sudură este adăugată la procesul de sudare, se pot realiza suduri multiple și
Metalul băii de sudură va fi mărit semnificativ, astfel încât îmbinarea sudurii poate fi deschisă pentru a reduce dimensiunea reală a sudurii.
Sudură cu laser pentru grosime, apoi se realizează sudarea cu fir laser multicanal a materialelor din plăci groase.
Diferența dintre sudarea cu fir laser și sudarea cu fir laser
Forma de sudare cu sârmă de umplere cu laser este prezentată în Figura 1, care este diferită de lipirea cu sârmă de umplere cu laser prezentată în Figura 2. Elementele de bază ale ambelor metode de sudare sunt
Consistente, sunt compuse dintr-un fascicul laser, sârmă de sudură, piese de sudură, gaz protector în funcție de nevoile reale pentru a decide dacă se adaugă, implicate
Și echipamentele principale sunt mașina de alimentare cu sârmă, mașina de sudură, capul de pistol moale de sudare cu umplere de sârmă, capul de sudură, laserul de mare putere.
Figura 1 Sudare prin fuziune cu sârmă laser
Figura 2 Brazare cu sârmă laser
Deși practic nu există nicio diferență în ceea ce privește forma externă a celor două metode de sudare, există o diferență semnificativă în esență. La sudarea cu fir laser,
Laserul folosește în general un laser cu fibră de mare putere, așa cum se arată în Figura 3, laserul nu are nevoie doar de un fir de sudură, ci trebuie să topească și metalul de bază și
Efectul special de gaură al sudării cu penetrare profundă cu laser se formează pe metalul de bază, formând o baie de topire profundă, iar compoziția sârmei de sudură este complet amestecată cu compoziția metalică a metalului de bază.
Se formează o nouă baie topită hibridă, iar compoziția, proporția și calitatea elementelor din baia topită hibridă sunt mai mari decât cele ale sârmei de sudură și ale materialului de bază.
Prin urmare, sârma de sudură adecvată poate fi adăugată în procesul de sudare în funcție de defectele de performanță ale materialului de bază în sine, astfel încât să se îmbunătățească eficiența sudării.
Din punct de vedere vizual, rezistența la fisuri, rezistența la oboseală, rezistența la coroziune, rezistența la uzură și alte aspecte ale sudurii sunt îmbunătățite în mod intenționat.
În plus, sudarea cu sârmă laser poate fi sudură suprapusă pe mai multe canale, deoarece poate realiza sudură cu penetrare profundă cu efect de găuri mici, care poate fi obținut
Fuziunea completă a celor două straturi inferioare ale cordonului de sudură evită defectele grave de nefuziune, astfel încât are capacitatea de a suda îmbinări cu grosimi mari.
Cândsârmă laserlipire, laserul folosește în general un laser semiconductor de mare putere, așa cum se arată în Figura 4
Pe sârma de sudură, doar o cantitate foarte mică de laser va acționa asupra sudurii și va topi o cantitate mică de metal pe suprafața sudurii, iar baia de topitură este aproape topită prin topire.
Sârma de sudură este formată, astfel încât performanța sudurii depinde în principal de compoziția elementară și proporția dintre sârma de sudură și sârma de sudură topită la punctul de sudură.
Scopul principal al lipirii cu laser este de a obține o anumită rezistență a conexiunii îmbinării sudate.
Și etanșarea, precum și lipirea cu laser nu pot fi sudate pe mai multe canale, cele două straturi superioare și inferioare ale sudurii practic nu pot fi solide
Acum, fiind complet și eficient fuzionată, proprietățile mecanice ale îmbinării sunt foarte slabe.
Domeniul de aplicare al sudării cu fir cu laser
Odată cu dezvoltarea tehnologiei de sudare cu sârmă laser și creșterea limitei de putere a laserului, gama de aplicații asudură cu sârmă laser de umplere
Din ce în ce mai extinsă, în principal în următoarele aspecte:
Sudarea cu fir cu laser a aliajului de aluminiu
În general, deoarece aliajul de aluminiu în sine are o reflectivitate ridicată la laser și o conductivitate termică ridicată, aliajul de aluminiu este sudat cu laser.
Când puterea laser necesară este mare, acest lucru va duce la evaporare semnificativă și pierderi prin ardere din elementele cu punct de fierbere scăzut din aliajele de aluminiu (cum ar fi Mg, Zn etc.).
În același timp, tensiunea superficială scăzută a metalului topit afectează caracteristicile de solidificare ale sudurii, iar aceste motive vor duce la existența aliajelor de aluminiu pentru sudarea cu laser.
Multe probleme – proprietăți mecanice slabe ale îmbinărilor sudate, formarea slabă a sudurii, porozitate și fisuri grave. În schimb, se folosește un laser pentru a umple firul.
Sudarea aliajului de aluminiu va îmbunătăți semnificativ aceste probleme:
1.Sudarea cu sârmă laser poate îmbunătăți depresiunea suprafeței de sudură, îmbunătățind eficient suduraTipul, iar stropii din procesul de sudare sunt mici;
2.Adăugarea de sârmă de sudură nu numai că poate afecta orientarea cristalelor cilindrice în sudură, dar poate și dilua sudura.Interfața cristalină generată de creșterea relativă a cristalului columnar din miez îmbunătățește formarea sudurii și, de asemenea, îmbunătățește rata de absorbție a materialului către laser.
Odată cu creșterea lățimii de topire, microduritatea scade ușor, iar rezistența la tracțiune și alungirea îmbinării vor fi semnificative în condițiile parametrilor de proces optimizați.
Îmbunătățire; (3) Sudarea cu parametri de proces adecvați poate obține defecte interne fără defecte evidente, microduritate de HV60 sau mai mare și zonă de risc ridicată a îmbinării
Nu există o înmuiere evidentă a îmbinării sudate în zonă, iar fractura se află în zona materialului de bază în timpul testului de tracțiune.
Sudarea cu fir laser a metalelor diferite
Pentru anumite medii de lucru solicitante sau din motive legate de costuri, este adesea necesar să se aibă mai multe aspecte ale unei piese de prelucrat în același timp.
Proprietăți speciale, cum ar fi rezistența la coroziune, rezistența specifică ridicată, rezistența la căldură, rezistența la uzură, conductivitatea ridicată, disiparea bună a căldurii etc., dar marea majoritate
Materialele metalice nu pot avea în același timp mai multe proprietăți speciale proeminente, iar materialele metalice cu proprietăți speciale sunt adesea...
Rare și scumpe, nu pot fi utilizate în cantități mari, așa că dacă puteți realiza o varietate de materiale cu proprietăți speciale pentru a realiza o conexiune eficientă, atunci
Poate îndeplini cerințele de utilizare. Diferența de proprietăți fizice și chimice ale materialelor metalice diferite este în general mare, ceea ce este inevitabil în procesul de sudare.
Formarea compușilor intermetalici, care au un impact mare asupra performanței îmbinărilor sudate, compușii intermetalici fragili vor face ca sudura să fie foarte ușor de realizat.
Este foarte dificil să se utilizeze direct un singur laser pentru a suda îmbinări metalice diferite, iar stabilitatea procesului este dificil de controlat.
Dificultate în reproducere. Un număr mare de cercetători și experți au descoperit că sudarea cu sârmă laser este relativ bună pentru sudarea metalelor diferite, iar alegerea este potrivită.
Sârma de umplere poate inhiba într-o anumită măsură formarea compușilor intermetalici și poate îmbunătăți considerabil mecanica îmbinărilor sudate.
Performanţă:
1.Îmbinarea suprapusă Mg/Cu sudată prin sudură cu sârmă laser poate fi formată bine în condițiile unor parametri de proces corespunzătoriRezistența maximă la forfecare a îmbinărilor din metale diferite cu o anumită rezistență poate ajunge la 164,2 MPa, ceea ce reprezintă 64% din rezistența metalului de bază al aliajului de magneziu.
2. A fost studiată sudarea îmbinărilor suprapuse și a îmbinărilor cap la cap Al/Ti, iar rezultatele arată că procesul de sudare este stabil și se formează atunci când se utilizează un spot luminos dreptunghiular.Frumos, gamă largă de parametri de proces, calitate ridicată a sudurii, rezistența maximă la tracțiune atinge 94% din cea a metalului de bază din aliajul de aluminiu;Îmbunătățirea formării sudurilor.Pentru piesele de lucru cu rulmenți, dacă sudura se prăbușește, grosimea sa efectivă va fi redusă, iar proprietățile mecanice vor fi reduse dacă sudura se rupe.
Aceasta va duce la concentrarea tensiunii la marginea sudurii, iar proprietățile mecanice vor fi reduse. Pentru piesa de prelucrat cu cerințe de aspect, dacă sudura se prăbușește
Agățarea sau mușcarea marginii poate avea un impact vizual grav și este inacceptabilă. Pentru a realiza o sudură completă, sudarea cu fir laser
Este o metodă foarte bună, deoarece sârma de sudură este topită în baia de metal topit, poate crește eficient volumul băii de metal topit și apoi se asigură că sudura este completă.
Defect al marginii mușcăturii.
Pentru piesa de prelucrat cu un spațiu mare la îmbinare (în general≥0,3 mm), sudarea cu un singur laser este dificil de realizat o conexiune eficientă și poate fi umplută doar
Material suplimentar poate umple spațiul dintre sudură, așa că sudarea cu fir laser este o soluție foarte eficientă.
Sudură îngustă cu filet
Sudarea cu sârmă laser cu goluri înguste poate realiza sudarea eficientă a plăcilor medii și groase utilizând lasere de putere mică și medie, nu doar prin adăugarea de sudură.
Sârmă pentru a schimba compoziția și structura metalului sudat, pentru a îmbunătăți performanța generală a îmbinării sudate, dar și pentru a îmbunătăți panta sudării cu laser unic
Adaptabilitatea și toleranța la defecțiuni a spațiului liber la gură și a zonei afectate termic a sudurii sunt înguste, iar tensiunea îmbinării sudate este, de asemenea, mică, ceea ce are o mare putere de lucru.
Prin urmare, în ultimii ani, mulți experți și cercetători au efectuat cercetări relevante pe această temă:
1.Folosind umplerea cu sârmă laser cu goluri înguste pe mai multe canaleMetoda de sudare a plăcii de oțel marin Q345D cu grosimea de 40 mm sudată, rezultatele arată că parametrii corespunzători ai procesului de sudare pot obține o formă bună,
Îmbinare sudată fără porozitate, fără defecte precum nefuziunea, rezistența la impact a centrului sudurii este bună, iar rezistența la tracțiune a sudurii este mai mare decât cea a materialului de bază;
2.Oțelul rotorului cu grosimea de 50 mm a fost sudat prin sudare multi-trecere cu sârmă laser cu goluri înguste, iar rezultatele au arătat că parametrii procesului de sudare au fost potriviți.
Poate obține o formare bună, fără defecte precum nefuziunea pereților laterali, rezistența la impact a îmbinării este redusă, dar rezistența sa la tracțiune este mai mare decât cea a mamei.
Lemn;③A fost studiată sudarea cu laser cu sârmă îngustă pentru umplerea aliajului de aluminiu 5083 cu grosimea de 20 mm, iar rezultatele arată că parametrii corespunzători ai procesului de sudare...
Se poate obține o îmbinare sudată cu mai puțini pori și fără defecte, cum ar fi nefuziunea.
Cazuri de aplicare și recomandări privind echipamentele și parametrii de proces
1. Cazuri de aplicare
Îmbunătățirea formării sudurilor
Cerințe: Sudură din oțel inoxidabil de 1 mm și 3 mm, cusătura de sudură trebuie să nu aibă porozitate, iar turnarea să fie bună.
Echipament: RFL-C4000 (diametrul miezului de fibră 200μm), alimentator de sârmă, cap de sudură.
Tabelul 5 Recomandare privind forma și dimensiunea canelurii
Rezultate: Turnarea a fost bună, iar sudura nu a prezentat porozitate, așa cum se arată în Figura 5.
Figura 5 Formarea sudurii și morfologia secțiunii transversale
Sudare cu treceri multiple pentru umplerea cu laser a sârmei cu goluri înguste
Cerințe: placă de oțel marin Q345 cu grosimea de 18 mm sudată, necesitând mai puține găuri de sudură, fără nefuziune, rezistență la tracțiune a îmbinărilor
Rezistența este mai mare decât a materialului de bază, iar formarea sudurii este mai bună.
Echipament: RFL-C6000 (diametrul miezului de fibră 400μm), alimentator de sârmă, cap de sudură.
Parametrii procesului: trecerea de sudură trebuie să fie teşită, dimensiunea teşiturii este prezentată în Figura 6, iar alți parametri ai procesului de sudare sunt prezentați în Tabelul 2.
Figura 6 Dimensiunea canelurii
Rezultate: Turnarea a fost bună, nu a existat nicio necontopire, iar sudura practic nu a avut porozitate, așa cum se arată în Figura 7, iar testul de tracțiune a fost efectuat.
Se dovedește că sudura se rupe în materialul de bază, indicând faptul că rezistența la tracțiune a îmbinării este mai mare decât cea a materialului de bază.
FIG. 7 Diagramă metalografică a secțiunii transversale a sudurii
2. Sugestie privind echipamentele și parametrii de proces
Îmbunătățirea formării și calității sudurilor
Pentru sudarea cu laser și sârmă a materialelor obișnuite, pentru a îmbunătăți formarea sudurii, se recomandă în general ca diametrul miezului laserului și al fibrei,
Capul de sudură trebuie configurat astfel încât diametrul punctului de focalizare să fie între 0,4 mm și 0,6 mm, iar sârma de sudură trebuie selectată cu gradul corespunzător.
Alți parametri de sudare sunt prezentați în Tabelul 2 și Tabelul 3.
Sudare cu treceri multiple pentru umplerea cu laser a sârmei cu goluri înguste
Pentru sudarea în treceri multiple cu laser pentru umplerea cu sârmă cu goluri înguste a plăcii de grosime medie, se recomandă în general ca diametrul punctului de focalizare să fie de 0,6 mm ~ 1,0 mm și
Și sârma de sudură ar trebui să aleagă gradul corespunzător, în plus, dimensiunea canelurii îmbinării trebuie să fie rezonabilă, dimensiunea canelurii nu poate fi prea mare,
În caz contrar, este ușor să se producă necontopirea în interiorul sudurii, iar dimensiunea generală recomandată a canelurii este prezentată în Tabelul 5; Numărul de cordoane trebuie să se bazeze pe lungimea maximă a îmbinării.
Grosime mare de determinat, se recomandă utilizarea capacității maxime de sudare a echipamentului pentru prima sudură inferioară, după fiecare adâncime a uneia
În general 3 mm ~ 5 mm; În ceea ce privește parametrii procesului de sudare utilizați pentru fiecare cordon, este necesar să se bazeze pe adâncimea de sudare necesară și pe momentul în care
Se determină lățimea trecerii sudurii frontale. Când lățimea trecerii sudurii este mai mare, gradul de defocalizare trebuie crescut moderat pentru a preveni necondensarea peretelui lateral.
Data publicării: 03 aprilie 2025
