1. Przykłady zastosowań
1) Płyta łączeniowa
W latach 60. XX wieku Toyota Motor Company po raz pierwszy wdrożyła technologię spawania blach na wymiar. Polega ona na łączeniu dwóch lub więcej arkuszy blachy ze sobą poprzez spawanie, a następnie tłoczeniu. Arkusze te mogą mieć różną grubość, materiał i właściwości. Ze względu na coraz wyższe wymagania dotyczące osiągów i funkcji samochodów, takich jak oszczędność energii, ochrona środowiska, bezpieczeństwo jazdy itp., technologia spawania na wymiar cieszy się coraz większym zainteresowaniem. Spawanie blach może odbywać się za pomocą zgrzewania punktowego, zgrzewania doczołowego iskrowego,spawanie laserowe, spawanie łukiem wodorowym itp. Obecniespawanie laserowestosowany jest głównie w zagranicznych badaniach i produkcji półfabrykatów spawanych na zamówienie.
Porównując wyniki testów i obliczeń, wyniki są zgodne, co potwierdza poprawność modelu źródła ciepła. Szerokość spoiny przy różnych parametrach procesu została obliczona i stopniowo optymalizowana. Na koniec przyjęto stosunek energii wiązki 2:1, podwójne belki ułożono równolegle, dużą wiązkę energii umieszczono w środku spoiny, a małą wiązkę energii umieszczono przy grubej płycie. Może to skutecznie zmniejszyć szerokość spoiny. Gdy dwie belki są od siebie pod kątem 45 stopni, wiązka działa odpowiednio na grubą płytę i cienką płytę. Ze względu na zmniejszenie efektywnej średnicy wiązki grzewczej, szerokość spoiny również się zmniejsza.
2) Aluminium, stal, różne metale
Niniejsze badanie prowadzi do następujących wniosków: (1) Wraz ze wzrostem stosunku energii wiązki, grubość związku międzymetalicznego w tym samym obszarze styku spoiny/stopu aluminium stopniowo maleje, a rozkład staje się bardziej regularny. Dla RS=2, grubość warstwy styku IMC wynosi od 5 do 10 mikronów. Maksymalna długość swobodnego, „iglastego” IMC wynosi od 23 mikronów. Dla RS=0,67, grubość warstwy styku IMC jest mniejsza niż 5 mikronów, a maksymalna długość swobodnego, „iglastego” IMC wynosi 5,6 mikrona. Grubość związku międzymetalicznego ulega znacznemu zmniejszeniu.
(2)W przypadku spawania równoległym laserem dwuwiązkowym, warstwa IMC na styku spoiny ze stopem aluminium jest bardziej nieregularna. Grubość warstwy IMC na styku spoiny ze stopem aluminium w pobliżu połączenia stali ze stopem aluminium jest większa i wynosi maksymalnie 23,7 mikrona. Wraz ze wzrostem współczynnika energii wiązki, przy RS = 1,50, grubość warstwy IMC na styku spoiny ze stopem aluminium jest nadal większa niż grubość związku międzymetalicznego w tym samym obszarze szeregowej wiązki dwuwiązkowej.
3. Złącze w kształcie litery T ze stopu aluminium i litu
W odniesieniu do właściwości mechanicznych złączy spawanych laserowo stopu aluminium 2A97, naukowcy zbadali mikrotwardość, wytrzymałość na rozciąganie i właściwości zmęczeniowe. Wyniki badań pokazują, że: strefa spoiny złącza spawanego laserowo stopu aluminium 2A97-T3/T4 jest silnie zmiękczona. Współczynnik ten wynosi około 0,6, co jest głównie związane z rozpuszczaniem i późniejszym wytrącaniem fazy wzmacniającej; współczynnik wytrzymałości złącza stopu aluminium 2A97-T4 spawanego laserem światłowodowym IPGYLR-6000 może osiągnąć 0,8, ale plastyczność jest niska, podczas gdy w przypadku IPGYLS-4000.spawanie laseroweWspółczynnik wytrzymałości złączy stopu aluminium 2A97-T3 spawanych laserowo wynosi około 0,6; defekty porów są przyczyną pęknięć zmęczeniowych w złączach stopu aluminium 2A97-T3 spawanych laserowo.
W trybie synchronicznym, zgodnie z różnymi morfologiami kryształów, FZ składa się głównie z kryształów kolumnowych i kryształów równoosiowych. Kryształy kolumnowe mają epitaksjalną orientację wzrostu EQZ, a ich kierunki wzrostu są prostopadłe do linii wtopienia. Dzieje się tak, ponieważ powierzchnia ziarna EQZ jest gotową cząstką zarodkującą, a rozpraszanie ciepła w tym kierunku jest najszybsze. Dlatego główna oś krystalograficzna pionowej linii wtopienia rośnie preferencyjnie, a boki są ograniczone. Wraz ze wzrostem kryształów kolumnowych w kierunku środka spoiny, zmienia się morfologia strukturalna i tworzą się dendryty kolumnowe. W środku spoiny temperatura jeziorka stopowego jest wysoka, szybkość rozpraszania ciepła jest taka sama we wszystkich kierunkach, a ziarna rosną równoosiowo we wszystkich kierunkach, tworząc dendryty równoosiowe. Gdy główna oś krystalograficzna dendrytów równoosiowych jest dokładnie styczna do płaszczyzny próbki, w fazie metalograficznej można zaobserwować wyraźne ziarna przypominające kwiaty. Ponadto, pod wpływem przechłodzenia lokalnych składników w strefie spoiny, w obszarze spoiny synchronicznego połączenia T-kształtnego zwykle pojawiają się równoosiowe pasma drobnoziarniste, a morfologia ziaren w równoosiowym paśmie drobnoziarnistym różni się od morfologii ziaren EQZ. Ten sam wygląd. Ponieważ proces nagrzewania heterogenicznego połączenia TSTB-LW różni się od procesu nagrzewania synchronicznego połączenia TSTB-LW, występują oczywiste różnice w makromorfologii i mikrostrukturze. Złącze heterogenicznego połączenia T-kształtnego TSTB-LW przeszło dwa cykle cieplne, wykazując cechy podwójnego jeziorka stopionego materiału. Wewnątrz spoiny widoczna jest wyraźna wtórna linia stopienia, a jeziorko stopione utworzone przez spawanie przewodzące ciepło jest małe. W heterogenicznym trybie procesu TSTB-LW, spoina z głębokim przetopem jest uwarunkowana procesem nagrzewania podczas spawania z przewodzeniem ciepła. Dendryty kolumnowe i dendryty równoosiowe w pobliżu wtórnej linii wtopienia mają mniej granic podziarnowych i przekształcają się w kryształy kolumnowe lub komórkowe, co wskazuje, że proces nagrzewania podczas spawania z przewodzeniem ciepła ma wpływ na obróbkę cieplną spoin z głębokim przetopem. Rozmiar ziarna dendrytów w środku spoiny przewodzącej ciepło wynosi 2-5 mikronów, czyli jest znacznie mniejszy niż rozmiar ziarna dendrytów w środku spoiny z głębokim przetopem (5-10 mikronów). Jest to związane głównie z maksymalnym nagrzaniem spoin po obu stronach. Temperatura jest związana z późniejszą szybkością chłodzenia.
3) Zasada spawania proszkowego dwuwiązką laserową
4)Wysoka wytrzymałość połączenia lutowanego
W eksperymencie spawania metodą napawania proszkowego z podwójną wiązką lasera, ponieważ dwie wiązki laserowe są rozmieszczone obok siebie po obu stronach drutu mostkowego, zasięg lasera i podłoża jest większy niż w przypadku spawania z pojedynczą wiązką lasera, a powstałe połączenia lutownicze są prostopadłe do drutu mostkowego. Kierunek drutu jest stosunkowo wydłużony. Rysunek 3.6 przedstawia połączenia lutownicze uzyskane metodą spawania z pojedynczą i podwójną wiązką lasera. Podczas procesu spawania, niezależnie od tego, czy jest to dwuwiązka,spawanie laserowemetoda lub pojedyncza wiązkaspawanie laseroweMetoda ta polega na tym, że pewne jeziorko stopu jest formowane na materiale bazowym poprzez przewodzenie ciepła. W ten sposób stopiony metal materiału bazowego w jeziorku stopu może utworzyć wiązanie metalurgiczne ze stopionym proszkiem stopu samotopliwego, co umożliwia spawanie. Podczas spawania laserem dwuwiązkowym, interakcja między wiązką lasera a materiałem bazowym jest interakcją między obszarami działania dwóch wiązek laserowych, czyli interakcją między dwoma jeziorkami stopu utworzonymi przez laser na materiale. W ten sposób powstający nowy obszar stopienia jest większy niż w przypadku spawania jednowiązkowego.spawanie laserowe, więc połączenia lutowane uzyskane metodą podwójnej wiązkispawanie laserowesą mocniejsze niż pojedyncze wiązkispawanie laserowe.
2. Wysoka lutowalność i powtarzalność
W pojedynczej wiązcespawanie laseroweeksperyment, ponieważ środek skupionej plamki lasera działa bezpośrednio na mikro-drut mostkowy, drut mostkowy ma bardzo wysokie wymagania co dospawanie laseroweParametry procesu, takie jak nierównomierny rozkład gęstości energii lasera i nierównomierna grubość proszku stopowego, mogą prowadzić do zerwania drutu podczas spawania, a nawet do bezpośredniego odparowania drutu mostkowego. W metodzie spawania laserowego podwójną wiązką, ponieważ skupione punkty obu wiązek laserowych nie oddziałują bezpośrednio na mikrodruty mostkowe, rygorystyczne wymagania dotyczące parametrów procesu spawania laserowego drutów mostkowych ulegają obniżeniu, a spawalność i powtarzalność ulegają znacznej poprawie.
Czas publikacji: 17.10.2023
