Technologia łączenia laserowego, zwana również spawaniem laserowym, wykorzystuje wiązkę lasera o dużej mocy do skupiania i regulacji napromieniowania powierzchni materiału. Powierzchnia materiału pochłania energię lasera i przekształca ją w energię cieplną, powodując miejscowe nagrzewanie i topienie materiału, a następnie jego chłodzenie i zestalanie w celu połączenia materiałów jednorodnych lub różnych. Proces spawania laserowego wymaga gęstości mocy lasera wynoszącej 104do 108W/cm2W porównaniu do tradycyjnych metod spawania, spawanie laserowe ma następujące zalety.
Technologia łączenia laserowego, zwana również spawaniem laserowym, wykorzystuje wiązkę lasera o dużej mocy do skupiania i regulacji napromieniowania powierzchni materiału. Powierzchnia materiału pochłania energię lasera i przekształca ją w energię cieplną, powodując miejscowe nagrzewanie i topienie materiału, a następnie jego chłodzenie i zestalanie w celu połączenia materiałów jednorodnych lub różnych. Proces spawania laserowego wymaga gęstości mocy lasera wynoszącej 104do 108W/cm2W porównaniu do tradycyjnych metod spawania, spawanie laserowe ma następujące zalety.
1-chmura plazmy, 2-materiał topniejący, 3-dziurka od klucza, 4-głębokość fuzji
Ze względu na istnienie otworu, wiązka lasera po napromieniowaniu wnętrza otworu zwiększa absorpcję lasera przez materiał i wspomaga tworzenie się jeziorka stopionego metalu po rozproszeniu i innych efektach, dwie metody spawania porównano w następujący sposób.
Powyższy rysunek przedstawia proces spawania laserowego tego samego materiału i tego samego źródła światła. Mechanizm konwersji energii odbywa się tylko przez otwór. Otwór i stopiony metal w pobliżu ścianki otworu poruszają się wraz z postępem wiązki laserowej. Stopiony metal przesuwa otwór od powietrza, które pozostaje, wypełniając go i po skropleniu tworząc spoinę.
Jeżeli materiał przeznaczony do spawania jest metalem o różnych właściwościach cieplnych, różnice w właściwościach cieplnych, np. w temperaturach topnienia, przewodności cieplnej, cieple właściwym i współczynnikach rozszerzalności różnych materiałów, będą miały duży wpływ na proces spawania. Powoduje to naprężenia spawalnicze, odkształcenia spawalnicze i zmiany w warunkach krystalizacji spawanego metalu, co z kolei prowadzi do pogorszenia właściwości mechanicznych spoiny.
Dlatego też, zgodnie z różnymi cechami sceny spawalniczej, proces spawania rozwinął się w spawaniu laserowym, lutowaniu laserowym, spawaniu laserowym podwójną wiązką, spawaniu laserowym materiałów kompozytowych itp.
Spawanie laserowe drutem wypełniającym
W procesie spawania laserowego stopów aluminium, tytanu i miedzi, ze względu na niską absorpcję światła laserowego (<10%) przez te materiały, generowana fotoplazma charakteryzuje się pewnym stopniem ekranowania, co sprzyja powstawaniu odprysków i powstawaniu defektów, takich jak porowatość i pęknięcia. Ponadto, jakość spawania ulega pogorszeniu, gdy odstęp między elementami spawanymi jest większy niż średnica plamki podczas napylania cienkich blach.
W rozwiązaniu powyższych problemów, lepsze rezultaty spawania można uzyskać stosując metodę z materiałem dodatkowym. Materiałem dodatkowym może być drut lub proszek, można też zastosować metodę z materiałem dodatkowym. Dzięki małemu skupieniu punktowemu, spoina staje się węższa i ma lekko wypukły kształt na powierzchni po nałożeniu materiału dodatkowego.
Lutowanie laserowe
W przeciwieństwie do spawania, które topi dwie spawane części jednocześnie, lutowanie twarde polega na dodaniu do powierzchni spoiny materiału dodatkowego o niższej temperaturze topnienia niż materiał bazowy, stopieniu go w celu wypełnienia szczeliny w temperaturze niższej niż temperatura topnienia materiału bazowego i wyższej niż temperatura topnienia materiału spoiwa, a następnie skropleniu w celu utworzenia spoiny.
Lutowanie twarde jest odpowiednie do lutowania wrażliwych na ciepło urządzeń mikroelektronicznych, cienkich płyt i lotnych materiałów metalowych.
Ponadto lutowanie można podzielić na lutowanie miękkie (<450 °C) i lutowanie twarde (>450 °C) w zależności od temperatury, w jakiej nagrzewa się materiał lutowniczy.
Spawanie laserowe podwójną wiązką
Spawanie dwuwiązkowe pozwala na elastyczną i wygodną kontrolę czasu i położenia naświetlania laserowego, a tym samym regulację rozkładu energii.
Stosowany jest głównie do spawania laserowego stopów aluminium i magnezu, spawania łączonego i zakładkowego blach samochodowych, lutowania laserowego i spawania metodą głębokiego zgrzewania.
Podwójną wiązkę można uzyskać za pomocą dwóch niezależnych laserów lub przez rozdzielenie wiązki za pomocą rozdzielacza wiązki.
Dwie wiązki mogą być kombinacją laserów o różnych charakterystykach domeny czasu (impulsowe lub ciągłe), różnych długościach fal (średnia podczerwień lub widzialne fale) i różnych mocach, które można dobrać zależnie od aktualnie przetwarzanego materiału.
4. Spawanie laserowe kompozytów
Ze względu na użycie wiązki laserowej jako jedynego źródła ciepła, spawanie laserowe z pojedynczym źródłem ciepła ma niską szybkość konwersji i wykorzystania energii, a interfejs portu materiału bazowego spoiny łatwo ulega odchyleniu, łatwo powstają pory, pęknięcia i inne niedociągnięcia. Aby rozwiązać ten problem, można wykorzystać właściwości grzewcze innych źródeł ciepła w celu poprawy nagrzewania lasera na obrabianym przedmiocie, co zwykle nazywa się spawaniem laserowym kompozytów.
Główną formą spawania laserowego jest spawanie kompozytowe lasera i łuku elektrycznego. Efekt 1 + 1 > 2 jest następujący.
po promieniu laserowym w pobliżu zastosowanego łuku,gęstość elektronów ulega znacznemu zmniejszeniu, chmura plazmy generowana przez spawanie laserowe ulega rozrzedzeniu, comoże znacznie poprawić szybkość absorpcji lasera, podczas gdy łuk elektryczny nagrzewający materiał bazowy dodatkowo zwiększy szybkość absorpcji lasera.
2. wysokie wykorzystanie energii łuku i całkowitazużycie energii wzrośnie.
3. Obszar działania spawania laserowego jest mały, co może powodować niewspółosiowość portu spawalniczego, podczas gdy działanie termiczne łuku jest duże, co możezmniejszyć niewspółosiowość portu spawalniczego. W tym samym czasie,poprawia się jakość spawania i wydajność łukuze względu na efekt skupiania i prowadzenia wiązki laserowej na łuku.
4. Spawanie laserowe z wysoką temperaturą szczytową, dużą strefą wpływu ciepła, szybką szybkością chłodzenia i krzepnięcia, łatwe tworzenie pęknięć i porów; podczas gdy strefa wpływu ciepła łuku jest mała, co może zmniejszyć gradient temperatury, chłodzenie, szybkość krzepnięcia,może zmniejszyć i wyeliminować powstawanie porów i pęknięć.
Istnieją dwie powszechnie stosowane formy spawania łukiem laserowym materiałów kompozytowych: spawanie laserowe metodą TIG (jak pokazano poniżej) i spawanie laserowe metodą MIG materiałów kompozytowych.
Istnieją również inne formy spawania, takie jak spawanie laserowe i łukiem plazmowym, spawanie laserowe i spawanie indukcyjne.
O MavenLaser
Maven Laser jest liderem w dziedzinie industrializacji laserowej w Chinach i uznanym dostawcą globalnych rozwiązań w zakresie obróbki laserowej. Doskonale rozumiemy trendy rozwojowe przemysłu wytwórczego, stale udoskonalamy nasze produkty i rozwiązania, kładziemy nacisk na integrację automatyzacji, informatyzacji i inteligencji z przemysłem wytwórczym, dostarczamy urządzenia do spawania laserowego, urządzenia do znakowania laserowego, urządzenia do czyszczenia laserowego oraz urządzenia do laserowego cięcia biżuterii ze złota i srebra dla różnych branż, w tym dla serii o pełnej mocy, i stale poszerzamy nasze wpływy w dziedzinie urządzeń laserowych.
Czas publikacji: 13-01-2023
