Навіщо нам потрібне лазерне зварювання дротом?

Порівняно з традиційними методами зварювання,лазерне зварюваннямає значні переваги – низьке теплове навантаження, висока швидкість зварювання, мала зона термічного впливу,

В останні роки лазерне зварювання широко використовується в автомобільній промисловості, суднобудуванні, атомній енергетиці, аерокосмічній галузі.

Авіаційна промисловість та інші високотехнологічні галузі промисловості дедалі ширше використовуються, а зі зниженням вартості комплектів обладнання, у щоденних постачальниках обладнання

І інші життєзабезпечувальні застосування почали швидко розвиватися. Але водночас, зварювання одним лазером також має певні недоліки,

Не може задовольнити все більш різноманітні потреби: по-перше, вимоги до одного лазерного зварювання на зварному шві дуже суворі,

Зазвичай потрібно мати зазор < 0,2 мм, інакше важко досягти хорошого з'єднання; по-друге,одним лазерним зварюваннямдуже чутливий до зварних тріщин

Дуже легко спричинити розтріскування зварного шва, а склад зварного шва не можна регулювати, щоб контролювати утворення тріщин; по-третє, одинарні

Для лазерного зварювання потрібні лазери надвисокої потужності під час зварювання пластин великої товщини, а його проникнення повністю залежить від потужності лазера.

І якість зварювання не може бути повністю гарантована.

Для задоволення потреб розвитку різних галузей промисловості також були вдосконалені методи лазерного зварювання, і були розроблені відповідні розробки, такі як ця стаття.

Описано лазерне зварювання заповнювальним дротом та інші методи зварювання. Лазерне зварювання заповнювальним дротом розроблено на основі одноразового лазерного зварювання,

Порівняно з одношаровим лазерним зварюванням, воно має очевидні переваги:

①Значно зменшує вимоги до складання заготовки, оскільки зварювальний дріт додається до процесу зварювання, метал зварювальної ванни значно збільшується і може бути перекрит

З'єднати з більшим зазором зварювання, зробивши при цьому зварний шов більш повним;

Мікроструктурні властивості зварної зони можна контролювати, оскільки склад зварювального дроту відрізняється від складу основного матеріалу зварного з'єднання.

Після того, як дріт сплавляється у зварювальну ванну, якість, склад та пропорції зварювальної ванни можна регулювати для контролю процесу затвердіння та формування мікроструктури.

(3) Вхідна лінія енергії невелика, зона термічного впливу та термічна деформація невеликі, що дуже сприяє зварюванню заготовки з суворими вимогами до деформації;

④можна досягти меншого лазерного зварювання товстіших матеріалів, оскільки зварювальний дріт додається до процесу зварювання, можна досягти багаторазового зварювання, та

Метал зварювальної ванни буде значно збільшений, завдяки чому зварне з'єднання можна буде відкрити, зменшуючи фактичний розмір зварного шва.

Лазерне зварювання товщини, а потім реалізуйте багатоканальне лазерне зварювання товстого пластинчастого матеріалу.

Різниця між лазерним зварюванням дротом та лазерним зварюванням дротом

Вид лазерного зварювання дротом-присадкою показано на рисунку 1, який відрізняється від лазерної пайки дротом-присадкою, показаної на рисунку 2. Основні елементи обох методів зварювання:

Послідовно, складаються з лазерного променя, зварювального дроту, зварювальних деталей, захисного газу відповідно до фактичних потреб, щоб вирішити, чи додавати, залучених

А основним обладнанням є машина для подачі дроту, зварювальний апарат, головка м'якого зварювального пістолета для наповнювача дроту, зварювальна головка, лазер високої потужності.

Рисунок 1. Зварювання лазерним дротом плавленням

Рисунок 2 Пайка лазерним дротом

Хоча зовнішня різниця між цими двома методами зварювання принципово відсутня, по суті вони мають суттєву різницю. Під час лазерного зварювання дротом,

Лазер зазвичай використовує потужний волоконний лазер, як показано на рисунку 3, лазеру потрібен не тільки зварювальний дріт, але й розплавити основний метал і в

Спеціальний ефект отвору лазерного зварювання глибоким проникненням формується на основному металі, утворюючи глибоку плавильну ванну, а склад зварювального дроту повністю змішується зі складом основного металу.

Утворюється нова гібридна розплавлена ​​ванна, елементний склад, пропорції та якість якої перевищують склад зварювального дроту та основного матеріалу.

Таким чином, відповідний зварювальний дріт можна додавати до процесу зварювання відповідно до дефектів експлуатаційних характеристик самого основного матеріалу, щоб підвищити ефективність зварювання.

На рівні зовнішнього вигляду, цілеспрямовано покращуються стійкість до розтріскування, стійкість до втоми, корозійна стійкість, зносостійкість та інші аспекти зварного шва.

Крім того, лазерне зварювання дротом може бути багатоканальним багатоканальним зварюванням, оскільки воно дозволяє досягти глибокого проникнення з ефектом малих отворів.

Повне сплавлення двох нижніх шарів зварного шва дозволяє уникнути серйозних дефектів несплавлення, що дозволяє зварювати з'єднання великої товщини.

Колилазерний дрітДля паяння зазвичай використовується потужний напівпровідниковий лазер, як показано на рисунку 4

На зварювальному дроті лише дуже невелика кількість лазера впливатиме на зварний шов і розплавлятиме невелику кількість металу на поверхні зварного шва, а розплавлена ​​ванна майже розплавляється шляхом плавлення.

Зварювальний дріт формується, тому продуктивність зварювання залежить головним чином від елементарного складу та пропорції зварювального дроту та розплавленого зварювального дроту в місці зварювання.

Основною метою лазерної пайки дротом є досягнення певної міцності з'єднання зварного з'єднання.

І герметизація, і лазерна пайка дротом не можуть бути багатоканальним багатошаровим зварюванням, верхній і нижній два шари зварного шва в основному не можуть бути суцільними.

Тепер, коли з'єднання повністю та ефективно зварене, його механічні властивості дуже погані.

Галузь застосування лазерного зварювання дротом

З розвитком технології лазерного зварювання дротом-присадкою та збільшенням граничної потужності лазера, діапазон застосуваннялазерне зварювання дротом-присадкою

Все більш і більш масштабний, головним чином у таких аспектах:

Лазерне зварювання алюмінієвого сплаву дротом

Загалом, оскільки алюмінієвий сплав сам по собі має високу відбивну здатність для лазера та високу теплопровідність, алюмінієвий сплав зварюється лазером.

Коли потрібна велика потужність лазера, це призведе до серйозного випаровування та втрат внаслідок горіння елементів з низькою температурою кипіння в алюмінієвих сплавах (таких як Mg, Zn тощо).

Водночас низький поверхневий натяг розплавленого металу ванни впливає на характеристики затвердіння зварного шва, і ці причини призведуть до існування лазерного зварювання алюмінієвих сплавів.

Багато проблем – погані механічні властивості зварних з'єднань, погане формування шва, серйозна пористість і тріщини. Замість цього для заповнення дроту використовується лазер.

Зварювання алюмінієвого сплаву значно покращить ці проблеми:

①Лазерне зварювання дротом може покращити депресію поверхні зварювання, ефективно покращити зварний шовТип, а бризки під час зварювання невеликі;

②Додавання зварювального дроту може не тільки впливати на орієнтацію циліндричних кристалів у зварному шві, але й розбавляти зварний шв...Кристалічна поверхня, що утворюється внаслідок відносного зростання основного стовпчастого кристала, покращує формування зварного шва, а також підвищує швидкість поглинання матеріалом лазерного випромінювання.

Зі збільшенням ширини плавлення мікротвердість дещо зменшується, а міцність на розрив та видовження з'єднання будуть значними за оптимізованих параметрів процесу.

Покращення; (3) Зварювання з відповідними параметрами процесу може призвести до відсутності очевидних внутрішніх дефектів, мікротвердості HV60 або більше, а також до зони термічного впливу з'єднання.

Немає помітного розм'якшення зварного з'єднання в цій зоні, а руйнування знаходиться в області основного матеріалу під час випробування на розтяг.

Лазерне зварювання різнорідних металів дротом

Для деяких вимогливих робочих середовищ або з міркувань вартості часто необхідно мати кілька аспектів заготовки одночасно.

Спеціальні властивості, такі як корозійна стійкість, висока питома міцність, термостійкість, зносостійкість, висока провідність, хороша тепловіддача тощо, але переважна більшість

Металеві матеріали не можуть мати одночасно кілька більш виражених спеціальних властивостей, а металеві матеріали зі спеціальними властивостями часто...

Дефіцитний та дорогий, не може використовуватися у великих кількостях, тому якщо ви можете виготовити різноманітні матеріали зі спеціальними властивостями для досягнення ефективного з'єднання, тоді

Може відповідати вимогам використання. Різниця у фізичних та хімічних властивостях різнорідних металевих матеріалів, як правило, велика, що неминуче в процесі зварювання.

Утворення інтерметалевих сполук, які мають великий вплив на характеристики зварних з'єднань, крихкі інтерметалеві сполуки роблять зварний шов дуже легким у виготовленні.

Дуже важко безпосередньо використовувати один лазер для зварювання з'єднань різнорідних металів, а стабільність процесу важко контролювати.

Складність відтворення. Велика кількість вчених та експертів виявили, що лазерне зварювання дротом є відносно хорошим методом для зварювання різнорідних металів, і вибір є доречним.

Присадний дріт може певною мірою перешкоджати утворенню інтерметалевих сполук і значно покращити механіку зварних з'єднань.

Продуктивність:

①З'єднання Mg/Cu внахлест, зварене лазерним дротом, добре формується за відповідних параметрів процесу.Максимальна міцність на зсув з'єднань різнорідних металів певної міцності може досягати 164,2 МПа, що становить 64% від основного металу магнієвого сплаву.

② Досліджено зварювання нахлесточного та стикового з'єднання Al/Ti, і результати показують, що процес зварювання є стабільним та утворюється при використанні прямокутної світлової плями.Гарний, широкий діапазон параметрів процесу, висока якість зварного шва, його максимальна міцність на розрив досягає 94% від основного металу алюмінієвого сплаву;Покращення формування зварного шва.Для деталей, призначених для використання як підшипники, якщо зварний шов руйнується, його ефективна товщина зменшується, а механічні властивості знижуються, якщо зварний шов зачіпається.

Це призведе до концентрації напружень на краю зварного шва, що знизить механічні властивості. Для заготовки з вимогами до зовнішнього вигляду, якщо зварний шов руйнується

Зачіпування або загризання краю може мати серйозний візуальний вплив і є неприйнятним. Щоб зробити зварний шов повним, використовується лазерне дрітове зварювання.

Це дуже хороший метод, оскільки зварювальний дріт вплавляється в розплавлену ванну, що дозволяє ефективно збільшити об'єм розплавленої ванни, а потім забезпечити повне зварювання.

Дефект краю прикусу.

Для заготовки з великим зазором між з'єднаннями (зазвичай≥0,3 мм), одноразове лазерне зварювання важко досягти ефективного з'єднання, і його можна заповнити лише

Додатковий матеріал може заповнити зварний зазор, тому лазерне зварювання дротом є дуже ефективним рішенням.

Зварювання кутових зварювальних швів з вузьким зазором

Зварювання дротом з лазерним заповненням вузьких зазорів може забезпечити ефективне зварювання середніх та товстих пластин за допомогою лазерів малої та середньої потужності, а не лише шляхом додавання зварювання...

Дріт для зміни складу та структури зварного металу, покращення загальної продуктивності зварного з'єднання, а також покращення нахилу лазерного зварювання

Адаптивність та відмовостійкість зазору в роті, а також зона термічного впливу зварного шва є вузькими, а напруження зварного з'єднання також невелике, що має чудову роботу.

Тому в останні роки багато експертів та вчених провели відповідні дослідження з цього питання:

①Використання багатоканального лазерного дроту з вузьким зазоромМетод зварювання звареної сталевої пластини Q345D Marine товщиною 40 мм, результати показують, що відповідні параметри процесу зварювання можуть отримати гарну форму,

Зварне з'єднання без пористості, без дефектів, таких як несплавлення, ударна в'язкість центру зварювання хороша, а міцність на розтяг зварного шва вища, ніж у основного матеріалу;

②Сталь ротора товщиною 50 мм була зварена багатопрохідним лазерним дротом з вузькою щілиною, і результати показали, що параметри процесу зварювання були придатними.

Він може отримати гарне формування, без дефектів, таких як незварювання бічних стінок, ударна в'язкість з'єднання знижена, але його міцність на розтяг вища, ніж у материнського матеріалу.

Деревина;③Досліджено лазерне зварювання дротом з вузьким зазором алюмінієвого сплаву 5083 товщиною 20 мм, і результати показують, що відповідні параметри процесу зварювання...

Можна отримати зварне з'єднання з меншою кількістю пор і без дефектів, таких як несплавлення.

Варіанти застосування та рекомендації щодо параметрів обладнання та процесу

1. Випадки застосування

Покращення формування зварного шва

Вимоги: зварювання нержавіючої сталі 1 мм та 3 мм, зварювальний шов повинен бути без пористості та мати гарне лиття.

Обладнання: RFL-C4000 (діаметр серцевини волокна 200μм), подавач дроту, зварювальна головка.

Таблиця 5 Рекомендації щодо форми та розміру канавки

Результати: Формування було якісним, а зварний шов не мав пористості, як показано на рисунку 5.

Рисунок 5. Формування зварного шва та морфологія поперечного перерізу

Багатопрохідне зварювання з вузьким зазором лазерним дротом

Вимоги: зварена морська сталева плита Q345 товщиною 18 мм, що вимагає меншої кількості зварних отворів, без неплавлення, розтяг з'єднання

Міцність вища, ніж у основного матеріалу, а формування зварного шва краще.

Обладнання: RFL-C6000 (діаметр серцевини волокна 400μм), подавач дроту, зварювальна головка.

Параметри процесу: зварювальний прохід повинен бути скошеним, розмір скоса показано на рисунку 6, а інші параметри процесу зварювання наведено в таблиці 2.

Рисунок 6 Розмір канавки

Результати: Формування було якісним, несплавлення не було, а зварний шов практично не мав пористості, як показано на рисунку 7, також було проведено випробування на розтяг.

Доведено, що зварний шов розривається в основному матеріалі, що свідчить про те, що міцність з'єднання на розтяг вища, ніж у основного матеріалу.

РИС. 7 Металографічна діаграма поперечного перерізу зварного шва

2. Пропозиція щодо обладнання та параметрів процесу

Покращення формування та якості зварних швів

Для стикового зварювання лазерним дротом поширених матеріалів, щоб покращити формування зварного шва, зазвичай рекомендується, щоб діаметр лазера та серцевини волокна

Зварювальну головку слід налаштувати таким чином, щоб діаметр фокусуючої плями становив від 0,4 мм до 0,6 мм, а зварювальний дріт слід вибрати відповідного класу міцності.

Інші параметри зварювання наведено в таблиці 2 та таблиці 3.

Багатопрохідне зварювання з вузьким зазором лазерним дротом

Для багатопрохідного зварювання лазерним дротом із вузьким зазором для пластин середньої товщини зазвичай рекомендується діаметр фокусуючої плями 0,6 мм ~ 1,0 мм, та

І зварювальний дріт слід вибирати відповідного класу, крім того, розмір паза з'єднання повинен бути розумним, розмір паза не може бути занадто великим,

В іншому випадку легко призвести до несплавлення всередині зварного шва, а загальний рекомендований розмір канавки наведено в таблиці 5; кількість швів повинна базуватися на максимальній довжині з'єднання.

Для визначення великої товщини рекомендується використовувати максимальну зварювальну потужність обладнання для визначення першого нижнього зварного шва, після кожної глибини одного

Зазвичай 3 мм ~ 5 мм; Що стосується параметрів процесу зварювання, що використовуються для кожного шва, необхідно спиратися на необхідну глибину зварювання та коли

Визначається ширина переднього зварного проходу. Коли ширина зварного проходу більша, величину розфокусування слід помірно збільшити, щоб запобігти незварюванню бічної стінки.