Mi az a lézeres hegesztés? Mi a lézeres hegesztési technológia jelenlegi fejlesztése? Milyen területeken alkalmazhatók a lézerhegesztési technológiát?
1. Mi az a lézeres hegesztés?
Röviden: a lézerhegesztésnek a munkadarab felületének lézer sugárzással történő melegítése, és a felület hővezetéke hőkezelés útján diffundál. Ezután a lézerimpulzus szélességének, energiájának, csúcsteljesítményének és ismétlési frekvenciájának szabályozásával a munkadarabot megolvasztják, hogy egy adott olvadt medencét képezzenek, ezáltal hegesztve.
A lézerhegesztés a bemeneti hőt a szükséges minimális mennyiségre csökkentheti, a hő által érintett zóna metallográfiai változási tartománya kicsi, és a hővezetés által okozott deformáció szintén minimális.
Az érintkezés nélküli hegesztés minimálisra csökkentheti a gép kopását és deformációját. A lézernyalábot könnyű fókuszálni, igazítani és útmutatni az optikai műszerekkel. Megfelelő távolságra helyezhető el a munkadarabtól, és a gépek vagy a munkadarab körüli akadályok között vezethetők.
A lézernyaláb egy nagyon kicsi területre összpontosítható, kicsi és szorosan elhelyezett alkatrészeket hegeszthet, széles anyagokat hegeszthet, és különféle heterogén anyagokat is csatlakoztathat.
Könnyű nagysebességű hegesztést végezni automatizálással, és digitálisan vagy számítógéppel is vezérelhető. Vékony anyagok vagy vékony átmérőjű vezetékek hegesztésekor nincs olyan baj, mint például az újjáépítés.
2. Mi a lézeres hegesztési technológia jelenlegi állapota?
A lézeres hegesztési technológia fejlődött a lézeres technológia fejlesztésével együtt. Az utóbbi években olyan új fényforrások, mint a kék lézer, a zöld lézer, a femtosekundás lézer, a lengőhegesztés, a kar (állítható gyűrűs mód) gyűrű állítható folthegesztés és más új folyamatok bevezetése, amelyek innovatív módon oldották meg az ipari termelés néhány hegesztési problémáját, amelyek lehetővé tették a lézerhegesztés gyors előmozdítását és fejlesztését az ipari termelés különböző területein.
(1) Fém lézerhegesztési technológia
A lézer nagy energiájú sűrűsége lehetővé teszi néhány nehezen hegeszthető fém anyag hegesztését, ám még mindig vannak problémák a nagyon fényvisszaverő anyagok és az eltérő fém anyagok, például arany, ezüst, réz és alumínium hegesztésével. A fő okok a következők:
① A nagy reflexió és a nagy hővezető képesség, a lézerhegesztéshez magasabb kiindulási teljesítmény szükséges;
② A nagy teljesítményű lézerhegesztéssel érzékeny az anyag felszíni állapotának változásaira, ami rossz forrasztási és hegesztési képződést eredményez;
③A lézerhegesztési sebesség gyors, hegesztési hibákhoz, például pórusokhoz, különösen az alumínium és az alumínium ötvözetekhez.
(1.1) A réz és a rézötvözetek hatékony lézeres hegesztése
A réz kiváló elektromos és hővezető képességgel rendelkezik, és széles körben használják az elektronikus termékek és az elektromos járművek gyártási területein. Közülük a motorok, akkumulátorok, érzékelők, kábelkötegek és terminálok a legszélesebb körben használják.
A múltban a fém anyagok lézeres hegesztése elsősorban az infravörös lézerekre támaszkodott. A réz hővezető képessége azonban túl magas, majdnem ötszörösé, a tiszta vas és 1,7 -szerese a tiszta alumínium. A réz alacsony abszorpciós sebességgel rendelkezik az infravörös lézereknél. Az infravörös lézereknek a lineáris hegesztéshez történő felhasználása önmagában instabil folyamatablakkal és az olvadási mélységben a legnagyobb ingadozással rendelkezik, amely olyan problémákra hajlamos, mint például a hegesztés, az olvadt fém fröccsenés, a pórusok és a behatolási mélység nagy ingadozása.
Ezért a nagy teljesítményű rövid hullámhosszú lézerek megjelenése után a látható könnyű lézerhegesztés és a hibrid hegesztés ideális feldolgozási módszerré vált olyan erősen fényvisszaverő anyagokhoz, mint például a réz és a rézötvözetek.
①Green könnyű lézerhegesztés
A zöld lézer egyfajta látható fény, 500-560 nm hullámhosszúsággal. A réz abszorpciós sebessége a zöld fény esetében λ=515 nm hullámhosszon is 40%, ami körülbelül 8 -szoros az infravörös fényelnyelés körülbelül 1 μm, és az energiacsatlakozási hatékonyság magasabb. Az oxidáció mértékével szembeni érzékenység szintén csökken.
A zöld lézer használata jelentősen csökkentheti a réz mély behatolási hegesztés küszöb teljesítményét, az olvadékpermet és a hegesztési felületen történő fröccsenés mennyisége kicsi, és ezt szinte nem befolyásolja a hegesztési sebesség. Ha a gerenda szkennelése, a sugár defocus és a helyes lézerteljesítmény -moduláció növekszik, a hegesztés minősége jelentősen javítható. Noha a hegesztési hibák száma jelentősen csökken, a hegesztési felület rendszeresebb és egyenletesebb lesz.
② Blue könnyű lézerhegesztés
Minél rövidebb a hullámhossz, annál nagyobb a fotonenergia, ami elősegíti az anyag lézerfény abszorpciós sebességének növelését. A kék lézer hullámhossza 400 nm ~ 500N. A gallium -nitrid anyagon alapuló félvezető lézer közvetlenül 450 nm hullámhosszúságú lézert generálhat, anélkül, hogy további frekvencia megduplázódna. Ennek előnyei vannak az egyszerű szerkezetnek, a könnyű használatnak, az elektro-optikai konverziós hatékonyságnak és a magas abszorpciós sebességnek.
Az ipari feldolgozás során általánosan alkalmazott szálas lézerekkel összehasonlítva a kék fény lézerek {0}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}% -kal növeli a nagyon fényvisszaverő fém anyagok, például a réz és az arany abszorpciós sebességének növekedését. Ellenőrizték, hogy a rézhegesztéshez szükséges energiafogyasztás 84% -kal alacsonyabb, mint az infravörös lézereké. Ez azt jelenti, hogy ha egy infravörös lézer 10 W lézerteljesítményt igényel a réz anyagok hegesztéséhez, akkor a kék lézer használatához csak kb. 1 kW vagy 0,5 kW teljesítmény szükséges.
③durle gerenda hibrid hegesztés
Az infravörös látható könnyű kettős gerenda kompozit hegesztési eljárás alkalmazásával egy kisebb teljesítményű látható könnyű lézer alkalmazásával az infravörös lézer a réz kényszerített mély behatolási hegesztését érheti el, ha az energia alacsonyabb, mint a mély behatolási hegesztési küszöb teljesítménye, és jelentősen csökkenti a hegesztést, és a berendezés költsége alacsony. A hegesztési minőség magas, és úgy tekintik, hogy nagyon kiemelkedő előnyei vannak és jó alkalmazások kilátásai vannak.
(1.2) Alumíniumötvözetek lézerhinta hegesztése
Amikor a hagyományos egyfókuszú lézersugárokat alumíniumötvözetek hegesztésére használják, a pórusok gyakori hibák. Az alumíniumötvözetek pórusainak kialakulásának fő okai a következők:
① A hegesztő olvadt medence és a kulcslyuk hajlamosak az összeomlásra és az instabilitásra a súlyos rezgés miatt, pórusokat képezve;
② A hidrogén oldhatósága az alumíniumötvözetekben élesen csökken a hőmérséklet csökkenésével, ami a túltelített hidrogén kicsapódását eredményezi a megszilárdulás és a hidrogén pórusok kialakulása során. A pórusok jelenléte stresszkoncentrációt okoz a hegesztésben, ami miatt a hegesztés feltörik a megszilárdulás során.
Lézeres hegesztés. A hegesztési eljárás során a sugár a hegesztés és az ingadozások mentén mozog különféle formákban, például kör alakú, 8- alakú és spirálvonalak egyszerre.
Jelenleg a gerendás lengés megvalósulását elsősorban egy galvanométerrel érik el, amely ellenáll a nagy teljesítményű lézereknek. A lézeres lengőhegesztés gerendás hatása növekszik, amely növeli a kulcslyuk és az olvadt medence területét, valamint az olvadt medence gyökerét, javítja a kulcslyuk és az olvadt medence stabilitását, és jelentős javulási hatással van a hibákra, például a rossz fúzióra és az alsó részre. Ugyanakkor az olvadt medence keverése a lengő fénysugárral felgyorsítja az olvadt medence konvekcióját, ami növeli a buborékok menekülési sebességét az olvadt medencében és csökkenti a porozitást.
3. A lézeres hegesztési technológia aktuális alkalmazása különböző területeken
A lézerhegesztés nem később, mint a vágás. Jelenleg az én hazámban vannak olyan vállalkozások, amelyek a lézeres hegesztésre szakosodtak. A korai időkben a lámpa-szivattyúzott lézer és a YAG lézerhegesztés volt a fő módszer. Mindegyik nagyon hagyományos alacsony teljesítményű lézerhegesztés, amelyet formákban, reklámfigurákban, szemüvegekben, ékszerekben és egyéb mezőkben alkalmaztak, de a skála nagyon korlátozott. Az utóbbi években a lézerteljesítmény folyamatos fejlesztésével, ami még fontosabb, a félvezető lézerek és a szálas lézerek fokozatosan kidolgozták a lézerhegesztés -alkalmazások forgatókönyveit, megszakítva a lézerhegesztés műszaki szűk keresztmetszetét és új piaci teret nyitva.
(1) Lézeres hegesztési technológia alkalmazása az autógyártásban
A tudomány és a technológia fejlesztésével, valamint az emberek fogyasztási szintjének és életminőségének javulásával az autótestületek könnyű és művészi esztétikájára vonatkozó követelmények az autótermelés területén egyre magasabbak. A lézeres hegesztési technológia kiváló feldolgozási hatása, a jó termékminőség és a nagy munka hatékonysága miatt kiemelkedik, és gyorsan a hegesztési folyamat technológiai alkalmazásának kedvese lesz az autógyártás területén.
A járműgyártás során a lézeres hegesztési technológiát elsősorban olyan folyamatokban alkalmazzák, mint például a vastag acéllemezek lézerhegesztése, az autószerelvények és az alrendszer -összeszerelések lézeres hegesztése, valamint a jármű alkatrészeinek lézeres hegesztése. Egyes európai és amerikai országok autógyártói viszonylag korán kezdték el alkalmazni a lézeres hegesztési technológiát, az 1980 -as évektől kezdve. Az Audi, a Mercedes-Benz, a GM és más jól ismert autómárkák elkezdték bevezetni a lézeres hegesztési technológiát a járműgyártásba és a gyártásba abban az időben, ami elősegítette a lézeres hegesztési technológia mélyreható alkalmazását és fejlesztését a járműgyártás és a gyártás területén.
Az energiaterületek lézeres hegesztésének a legszembetűnőbb hegesztési alkalmazási igénynek kell lennie az utóbbi években, amely nagy lendületet ad a lézerfelszerelők számára. A másodiknak az autótestek és alkatrészek hegesztése. Kína a világ legnagyobb autópiacja, sok régi autógyártó és új autótársaság folyamatosan jelent meg, közel 100 autómárkával. A legtöbb gyártó kilowatt-szintű hegesztési technológiát vagy automatizált lézerhegesztési vezetékeket használ; Különösen az energiaellátó akkumulátorok területén a vezető új energia akkumulátor -társaságok nagyszámú lézeres hegesztési berendezést használtak.
4. Mi a lézeres hegesztési technológia fejlesztési trendje?
A hegesztési technológia továbbfejlesztésével és áttörésével egyedisége nyilvánvalóbb a lézeres hegesztési technológia kutatási és fejlesztési folyamatában. A lézeres hegesztési technológia gyorsan és hatékonyan hegesztheti a fém anyagokat. Amikor a lézernyalábot generálják, a saját nagy fókuszálási tulajdonságai miatt, rendkívül nagy teljesítmény sűrűséggel járhat a lézernyalábban, amely lehetővé teszi a lézernyaláb számára, hogy nagy mennyiségű hőenergiát szabadítson fel egy nagyon rövid idő alatt, ezáltal jelentősen javítva a hegesztési hatékonyságot és biztosítva a hegesztési minőséget.
Ezen túlmenően, a lézeres hegesztési technológia pillanatnyi hegesztési előnye miatt, nagyon széles körű alkalmazási kilátással rendelkezik. A lézeres hegesztési technológia tényleges alkalmazásakor, amikor a lézernyaláb közvetlenül a fém anyag felületét besugározza, ez nem befolyásolja a fém anyagot a besugárzási területen kívül, így a hegesztési folyamat során nem okoz jelentős károkat a fém anyag felületén, és a hegesztési folyamat befejezése után nem kell elvégezni a kapcsolódó felületfeldolgozást. Ez a lézerhegesztési technológiát különösen alkalmassá teszi a különféle precíziós alkatrészek felületeinek feldolgozására, így a nehezebb hegesztési műveleteket gyorsan elérhetik.
Ezenkívül a korábbi hegesztési műszaki előírásokban általában előírják, hogy az összes hegesztési anyagra vonatkozó anyagkövetelménynek következetesnek kell lennie. A lézeres hegesztési technológia alkalmazásával nincs szükség nagy korlátozásokra a hegesztő anyagok anyagára, így a különböző anyagok hegesztési anyagai is könnyen hegeszthetők lézeres hegesztési technológiával. Elmondható, hogy a lézerhegesztési technológia kialakulása és széles körű alkalmazása hatékonyan legyőzte a hagyományos hegesztési technológiák problémáit, és csökkentette a hagyományos hegesztési műveletek nehézségeit.
Több mint fél évszázados fejlődés után a lézerhegesztési technológia technikai szintje egyre tökéletesebbé vált, és fokozatosan széles körben használják egyre több ipari területen.
Az űrkutatás, az elektronikus műszerek, a gépek gyártásának, az acél kohászat, az autógyártás, az orvosi berendezések és más iparágak alkalmazási területein, a lézeres hegesztési technológia egyre hatalmas szerepet játszik. Például az autóalkatrészek gyártása során a lézeres hegesztési technológia felhasználható a jármű burkolatának feldolgozására és előállítására, és az olyan fejlett országok, mint az Egyesült Államok és Japán, lézerhegesztési technológiát is alkalmaztak a repülési alkatrészek előállítására egy tiszta nitrogén környezetben.