Технология лазерной сварки использует мощный лазерный луч для фокусировки и регулирования излучения на поверхности материала. Поверхность материала поглощает энергию лазера и преобразует ее в тепловую энергию, вызывая локальный нагрев и плавление материала, за которым следует охлаждение и затвердевание для соединения однородных или разнородных материалов. Для процесса лазерной сварки требуется плотность мощности лазера 10 ...4до 108Вт/см2По сравнению с традиционными методами сварки, лазерная сварка имеет следующие преимущества.
Технология лазерной сварки использует мощный лазерный луч для фокусировки и регулирования излучения на поверхности материала. Поверхность материала поглощает энергию лазера и преобразует ее в тепловую энергию, вызывая локальный нагрев и плавление материала, за которым следует охлаждение и затвердевание для соединения однородных или разнородных материалов. Для процесса лазерной сварки требуется плотность мощности лазера 10 ...4до 108Вт/см2По сравнению с традиционными методами сварки, лазерная сварка имеет следующие преимущества.
1 — плазменное облако, 2 — плавящийся материал, 3 — замочная скважина, 4 — глубина плавления.
Из-за наличия сквозного отверстия лазерный луч, после облучения его внутренней поверхности, увеличивает поглощение лазерного излучения материалом и способствует образованию расплавленной ванны после рассеяния и других эффектов. Ниже приводится сравнение двух методов сварки.
На приведенном выше рисунке показан процесс лазерной сварки одного и того же материала и одного и того же источника света. Механизм преобразования энергии осуществляется только через сварочную ванну. С помощью лазерного луча расплавленный металл у стенок ванны перемещается, удаляя оставшийся воздух из сварочной ванны, после чего происходит конденсация, в результате чего образуется сварной шов.
Если свариваемый материал представляет собой разнородный металл, то наличие различий в тепловых свойствах окажет значительное влияние на процесс сварки, например, различия в температурах плавления, теплопроводности, удельной теплоемкости и коэффициентах теплового расширения различных материалов, что приведет к сварочным напряжениям, деформации сварного шва и изменению условий кристаллизации металла сварного соединения, вызывая снижение механических свойств сварного шва.
Таким образом, в соответствии с различными особенностями сварочных работ, в области сварочных технологий получили развитие такие методы, как лазерная присадочная сварка, лазерная пайка, двухлучевая лазерная сварка, лазерная сварка композитных материалов и т.д.
Лазерная сварка проволокой с заполнением шва
В процессе лазерной сварки алюминиевых, титановых и медных сплавов из-за низкого поглощения лазерного излучения (<10%) в этих материалах фотогенерируемая плазма обладает определенным экранирующим действием, что приводит к образованию брызг и дефектов, таких как пористость и трещины. Кроме того, качество сварки ухудшается, если зазор между заготовками превышает диаметр пятна при напылении тонких пластин.
Для решения вышеуказанных проблем лучший результат сварки может быть достигнут с помощью метода присадочного материала. В качестве присадочного материала может использоваться проволока или порошок, либо может применяться предварительно настроенный метод присадочного нанесения. Благодаря малому фокусному пятну, после нанесения присадочного материала сварной шов становится уже и приобретает слегка выпуклую форму на поверхности.
Лазерная пайка
В отличие от сварки плавлением, при которой одновременно расплавляются две свариваемые детали, при пайке на поверхность сварного шва наносится присадочный материал с более низкой температурой плавления, чем у основного материала. Присадочный материал расплавляется для заполнения зазора при температуре ниже температуры плавления основного материала и выше температуры плавления присадочного материала, а затем конденсируется, образуя прочный сварной шов.
Пайка твердым припоем подходит для термочувствительных микроэлектронных устройств, тонких пластин и летучих металлических материалов.
Кроме того, в зависимости от температуры нагрева припоя его можно дополнительно классифицировать на мягкую пайку (<450 °C) и твердую пайку (>450 °C).
Двухлучевая лазерная сварка
Двухлучевая сварка позволяет гибко и удобно контролировать время и положение лазерного облучения, тем самым регулируя распределение энергии.
В основном он используется для лазерной сварки алюминиевых и магниевых сплавов, сварки стыковых и нахлесточных пластин в автомобилях, лазерной пайки и глубокой сварки плавлением.
Двойной луч может быть получен с помощью двух независимых лазеров или путем разделения луча с помощью разделителя лучей.
Два лазерных луча могут представлять собой комбинацию лазеров с различными характеристиками во временной области (импульсный или непрерывный режим), разными длинами волн (среднеинфракрасный или видимый диапазон) и разной мощностью, выбор которых может зависеть от обрабатываемого материала.
4. Лазерная сварка композитных материалов
Из-за использования лазерного луча в качестве единственного источника тепла, лазерная сварка с одним источником тепла имеет низкий коэффициент преобразования энергии и коэффициент использования энергии, легко возникают смещения в месте соединения свариваемого материала, легко образуются поры и трещины и другие недостатки. Для решения этой проблемы можно использовать тепловые характеристики других источников тепла для повышения эффективности нагрева заготовки лазером, что обычно называется лазерной комбинированной сваркой.
Основной формой лазерной комбинированной сварки является комбинированная сварка лазером и электрической дугой, эффект 1 + 1 > 2 проявляется следующим образом.
после лазерного луча вблизи приложенной дуги,Плотность электронов значительно снижается.Плазменное облако, образующееся при лазерной сварке, разбавляется, чтоможет значительно улучшить коэффициент поглощения лазерного излученияПри этом дуговой разряд при предварительном нагреве основного материала дополнительно увеличит коэффициент поглощения лазерного излучения.
2. Высокое энергопотребление дуги и общее энергопотребление.Потребление энергии увеличится..
3. Площадь зоны действия лазерной сварки мала, что легко может привести к смещению сварочного шва, в то время как тепловое воздействие дуги велико, что можетуменьшить смещение сварочного порта. В то же время,Улучшается качество сварки и повышается эффективность дуги.благодаря фокусирующему и направляющему эффекту лазерного луча на дугу.
4. Лазерная сварка характеризуется высокой пиковой температурой, большой зоной термического воздействия, высокой скоростью охлаждения и затвердевания, что легко приводит к образованию трещин и пор; в то время как зона термического воздействия дуги невелика, что позволяет снизить температурный градиент, скорость охлаждения и затвердевания.может уменьшить и предотвратить образование пор и трещин..
Существует два распространенных вида лазерно-дуговой сварки композитных материалов: лазерно-TIG сварка композитных материалов (как показано ниже) и лазерно-MIG сварка композитных материалов.
Существуют также и другие виды сварки, такие как лазерная и плазменно-дуговая сварка, а также комбинированная лазерная сварка с использованием индукционного источника тепла.
О компании MavenLaser
Компания Maven Laser является лидером в области промышленного применения лазерных технологий в Китае и авторитетным поставщиком глобальных решений для лазерной обработки. Мы глубоко понимаем тенденции развития обрабатывающей промышленности, постоянно совершенствуем нашу продукцию и решения, настаиваем на интеграции автоматизации, информатизации и интеллектуальных технологий в обрабатывающую промышленность, поставляем оборудование для лазерной сварки, лазерной маркировки, лазерной очистки и лазерной резки ювелирных изделий из золота и серебра для различных отраслей, включая полный спектр оборудования, и постоянно расширяем свое влияние в области лазерного оборудования.
Дата публикации: 13 января 2023 г.
