1. Примеры применения
1) Соединительная плата
В 1960-х годах компания Toyota Motor Company впервые внедрила технологию сварки заготовок по индивидуальному заказу. Эта технология заключается в соединении двух или более листов металла сваркой с последующей штамповкой. Листы могут иметь различную толщину, материал и свойства. В связи с постоянно растущими требованиями к характеристикам и функциям автомобилей, таким как энергосбережение, экологичность, безопасность вождения и т. д., технология сварки по индивидуальному заказу привлекает все больше внимания. Для сварки листового металла могут использоваться точечная сварка, контактная сварка и другие методы.лазерная сварка, водородно-дуговая сварка и т. д. В настоящее время,лазерная сваркаВ основном используется в зарубежных исследованиях и производстве сварных заготовок по индивидуальным заказам.
Сравнивая результаты испытаний и расчетов, можно отметить хорошее совпадение, что подтверждает корректность модели источника тепла. Ширина сварного шва при различных параметрах процесса была рассчитана и постепенно оптимизирована. В итоге было принято соотношение энергии пучка 2:1, два пучка были расположены параллельно, пучок с большей энергией располагался в центре сварного шва, а пучок с меньшей энергией — на толстой пластине. Это позволило эффективно уменьшить ширину сварного шва. При расположении пучков под углом 45 градусов друг к другу, они воздействуют соответственно на толстую и тонкую пластины. В результате уменьшения эффективного диаметра нагревательного пучка ширина сварного шва также уменьшается.
2) Алюминий, сталь, разнородные металлы
В настоящем исследовании сделаны следующие выводы: (1) По мере увеличения отношения энергии пучка толщина интерметаллического соединения в той же области границы раздела сварной шов/алюминиевый сплав постепенно уменьшается, а распределение становится более равномерным. При RS=2 толщина слоя интерметаллических соединений на границе раздела составляет от 5 до 10 микрон. Максимальная длина свободных «игольчатых» интерметаллических соединений составляет от 23 микрон. При RS=0,67 толщина слоя интерметаллических соединений на границе раздела составляет менее 5 микрон, а максимальная длина свободных «игольчатых» интерметаллических соединений составляет 5,6 микрон. Толщина интерметаллического соединения значительно уменьшается.
(2)При использовании параллельного двухлучевого лазера для сварки интерметаллические соединения (ИМС) на границе сварного шва и алюминиевого сплава имеют более неравномерную структуру. Толщина слоя ИМС на границе сварного шва и алюминиевого сплава вблизи границы соединения стали и алюминиевого сплава больше, достигая максимальной толщины 23,7 микрон. По мере увеличения отношения энергии луча, при RS=1,50, толщина слоя ИМС на границе сварного шва и алюминиевого сплава все еще превышает толщину интерметаллического соединения в той же области при последовательном двухлучевом лазере.
3. Т-образное соединение из алюминиево-литиевого сплава
Что касается механических свойств лазерных сварных соединений алюминиевого сплава 2А97, исследователи изучили микротвердость, прочность на растяжение и усталостную прочность. Результаты испытаний показывают, что: зона сварного шва лазерного сварного соединения алюминиевого сплава 2А97-Т3/Т4 сильно размягчена. Коэффициент составляет около 0,6, что в основном связано с растворением и последующим затруднением осаждения упрочняющей фазы; коэффициент прочности соединения алюминиевого сплава 2А97-Т4, сваренного волоконным лазером IPGYLR-6000, может достигать 0,8, но пластичность низкая, в то время как при использовании волоконного лазера IPGYLS-4000лазерная сваркаКоэффициент прочности лазерной сварки соединений из алюминиевого сплава 2A97-T3 составляет около 0,6; причиной усталостных трещин в лазерных сварных соединениях из алюминиевого сплава 2A97-T3 являются пористые дефекты.
В синхронном режиме, в зависимости от морфологии кристаллов, зона плавления (ЗП) в основном состоит из столбчатых и равноосных кристаллов. Столбчатые кристаллы имеют эпитаксиальную ориентацию роста в зоне равноосного плавления (EQZ), и направления их роста перпендикулярны линии плавления. Это объясняется тем, что поверхность зерна EQZ представляет собой готовую зародышевую частицу, и теплоотдача в этом направлении происходит быстрее всего. Поэтому первичная кристаллографическая ось вертикальной линии плавления растет преимущественно, а боковые стороны ограничены. По мере роста столбчатых кристаллов к центру сварного шва структурная морфология изменяется, и образуются столбчатые дендриты. В центре сварного шва температура расплавленной ванны высока, скорость теплоотдачи одинакова во всех направлениях, и зерна растут равноосно во всех направлениях, образуя равноосные дендриты. Когда основная кристаллографическая ось равноосных дендритов точно касается плоскости образца, в металлографической фазе можно наблюдать отчетливые зерна в форме цветка. Кроме того, под воздействием переохлаждения локальных компонентов в зоне сварки в сварном шве Т-образного соединения, выполненного в синхронном режиме, обычно появляются равноосные мелкозернистые полосы, причем морфология зерен в равноосных мелкозернистых полосах отличается от морфологии зерен в зоне равноосной сварки. Поскольку процесс нагрева в гетерогенном режиме TSTB-LW отличается от процесса нагрева в синхронном режиме TSTB-LW, наблюдаются явные различия в макроморфологии и микроструктуре. Т-образное соединение TSTB-LW, выполненное в гетерогенном режиме, прошло два термических цикла, демонстрируя характеристики двойной расплавленной ванны. Внутри сварного шва имеется явная вторичная линия сплавления, а расплавленная ванна, образованная при сварке с теплопроводностью, невелика. В гетерогенном режиме процесса TSTB-LW глубокопроплавленный сварной шов подвержен воздействию процесса нагрева при теплопроводящей сварке. Столбчатые и равноосные дендриты вблизи вторичной линии сплавления имеют меньше субзеренных границ и трансформируются в столбчатые или ячеистые кристаллы, что указывает на то, что процесс нагрева при теплопроводящей сварке оказывает термическое воздействие на глубокопроплавленные сварные швы. Размер зерен дендритов в центре теплопроводящего сварного шва составляет 2-5 микрон, что значительно меньше размера зерен дендритов в центре глубокопроплавленного сварного шва (5-10 микрон). Это в основном связано с максимальным нагревом сварных швов с обеих сторон. Температура связана с последующей скоростью охлаждения.
3) Принцип двухлучевой лазерной порошковой сварки
4)Высокая прочность паяного соединения
В эксперименте по двухлучевой лазерной порошковой сварке, поскольку два лазерных луча расположены бок о бок по обе стороны от проволоки мостика, радиус действия лазера и подложки больше, чем при однолучевой лазерной порошковой сварке, и образующиеся паяные соединения перпендикулярны проволоке мостика. Направление проволоки относительно вытянуто. На рисунке 3.6 показаны паяные соединения, полученные при однолучевой и двухлучевой лазерной порошковой сварке. В процессе сварки, независимо от того, используется ли двухлучевая сварка,лазерная сваркаметод или однолучевойлазерная сваркаПри этом методе на основном материале образуется определенная зона расплава за счет теплопроводности. Таким образом, расплавленный металл основного материала в зоне расплава образует металлургическую связь с расплавленным порошком самофлюсующегося сплава, обеспечивая сварку. При использовании двухлучевой лазерной сварки взаимодействие между лазерным лучом и основным материалом представляет собой взаимодействие между зонами действия двух лазерных лучей, то есть взаимодействие между двумя зонами расплава, образованными лазером на материале. Таким образом, площадь образующегося расплава больше, чем при использовании однолучевой сварки.лазерная сваркаТаким образом, паяные соединения, полученные методом двойного луча,лазерная сваркапрочнее, чем однобалочные балкилазерная сварка.
2. Высокая паяемость и воспроизводимость.
В однолучевом режимелазерная сваркаВ ходе эксперимента, поскольку центр сфокусированного пятна лазера непосредственно воздействует на микромостовую проволоку, к этой проволоке предъявляются очень высокие требования.лазерная сваркаПараметры процесса, такие как неравномерное распределение плотности энергии лазера и неравномерная толщина порошка сплава, могут привести к обрыву проволоки во время сварки и даже непосредственно к испарению проволоки мостика. При двухлучевой лазерной сварке, поскольку центры сфокусированных пятен двух лазерных лучей не воздействуют непосредственно на проволоки микромоста, жесткие требования к параметрам лазерной сварки проволок мостика снижаются, а свариваемость и повторяемость значительно улучшаются.
Дата публикации: 17 октября 2023 г.
