Berbanding dengan kaedah kimpalan tradisional,kimpalan lasermempunyai kelebihan yang ketara – input haba yang rendah, kelajuan kimpalan yang pantas, zon terjejas haba yang kecil,
Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, kimpalan laser telah digunakan secara meluas dalam industri automotif, industri pembinaan kapal, industri kuasa nuklear, aeroangkasa
Industri penerbangan dan industri berteknologi tinggi yang lain semakin banyak digunakan, dan dengan pengurangan kos set peralatan lengkap, dalam bekalan perkakasan harian
Dan aplikasi berkaitan kehidupan yang lain mula berkembang pesat. Tetapi pada masa yang sama, kimpalan laser tunggal juga mempunyai kekurangan tertentu,
Tidak dapat memenuhi keperluan yang semakin pelbagai: pertama, keperluan jurang pemasangan kimpalan laser tunggal sangat ketat,
Biasanya diperlukan jurang < 0.2mm, jika tidak, sukar untuk mencapai sambungan yang baik; Kedua,kimpalan laser tunggalsangat sensitif terhadap retakan kimpalan
Ia sangat mudah menyebabkan keretakan kimpalan, dan komposisi kimpalan tidak boleh diselaraskan untuk mengawal penghasilan keretakan; Ketiga, tunggal
Kimpalan laser memerlukan laser kuasa ultra tinggi apabila mengimpal plat ketebalan besar, dan keupayaan penembusannya bergantung sepenuhnya pada kuasa laser.
Dan kualiti kimpalan tidak dapat dijamin sepenuhnya.
Bagi memenuhi keperluan pembangunan pelbagai industri, kaedah kimpalan laser juga telah dipertingkatkan, dan pembangunan yang sepadan telah dibangunkan, seperti artikel ini
Kimpalan pengisian dawai laser dan kaedah kimpalan lain diterangkan. Kimpalan pengisian dawai laser dibangunkan berdasarkan kimpalan laser tunggal,
Berbanding dengan kimpalan laser tunggal, ia mempunyai kelebihan yang jelas:
①Mengurangkan keperluan pemasangan bahan kerja dengan ketara, kerana dawai kimpalan ditambah kepada proses kimpalan, logam kolam kimpalan akan meningkat dengan ketara dan boleh dijembatani
Sambungkan dengan jurang kimpalan yang lebih besar, sambil menjadikan kimpalan lebih penuh;
Sifat mikrostruktur kawasan kimpalan boleh dikawal, kerana komposisi dawai kimpalan adalah berbeza daripada bahan asas sambungan kimpalan.
Selepas dawai dicantumkan ke dalam kolam kimpalan, kualiti, komposisi dan perkadaran kolam kimpalan boleh diselaraskan untuk mengawal proses pemejalan dan pembentukan mikrostruktur.
(3) Input tenaga talian adalah kecil, zon yang terjejas haba dan ubah bentuk terma adalah kecil, yang sangat kondusif untuk mengimpal bahan kerja dengan keperluan ubah bentuk yang ketat;
④boleh mencapai kimpalan kuasa laser yang lebih kecil dengan bahan yang lebih tebal, kerana dawai kimpalan ditambah kepada proses kimpalan, pelbagai kimpalan boleh dicapai, dan
Logam kolam kimpalan akan dibesarkan dengan ketara, supaya sambungan kimpalan boleh dibuka untuk mengurangkan saiz sebenar kimpalan.
Ketebalan kimpalan laser, dan kemudian merealisasikan bahan plat tebal kimpalan dawai laser berbilang saluran.
Perbezaan antara kimpalan dawai laser dan kimpalan dawai laser
Bentuk kimpalan pengisi dawai laser ditunjukkan dalam Rajah 1, yang berbeza daripada pematerian pengisi dawai laser yang ditunjukkan dalam Rajah 2. Elemen asas kedua-dua kaedah kimpalan ialah
Konsisten, terdiri daripada pancaran laser, dawai kimpalan, bahagian kimpalan, gas pelindung mengikut keperluan sebenar untuk memutuskan sama ada untuk menambah, terlibat
Dan peralatan utamanya ialah mesin penyuap dawai, mesin kimpalan, kepala pistol lembut kimpalan pengisi dawai, kepala kimpalan, laser berkuasa tinggi.
Rajah 1 Kimpalan gabungan dawai laser
Rajah 2 Pematrian dawai laser
Walaupun pada dasarnya tiada perbezaan dalam bentuk luaran kedua-dua kaedah kimpalan, terdapat perbezaan yang ketara pada dasarnya. Apabila kimpalan dawai laser,
Laser secara amnya menggunakan laser gentian berkuasa tinggi, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 3, laser bukan sahaja memerlukan wayar kimpalan, tetapi juga perlu mencairkan logam asas dan
Kesan lubang khas kimpalan penembusan laser yang mendalam terbentuk pada logam asas, membentuk kolam lebur yang dalam, dan komposisi dawai kimpalan dicampur sepenuhnya dengan komposisi logam logam asas.
Kolam lebur hibrid baharu terbentuk, dan komposisi elemen, perkadaran dan kualiti kolam lebur hibrid adalah lebih besar daripada dawai kimpalan dan bahan asas.
Oleh itu, wayar kimpalan yang sesuai boleh ditambah kepada proses kimpalan mengikut kecacatan prestasi bahan asas itu sendiri, bagi meningkatkan kecekapan kimpalan.
Pada tahap pandangan, rintangan retak, rintangan lesu, rintangan kakisan, rintangan haus dan aspek kimpalan lain telah diperbaiki dengan sengaja. Selain itu
Di samping itu, kimpalan dawai laser boleh menjadi kimpalan bertindan berbilang saluran, kerana ia boleh mencapai kimpalan penembusan yang mendalam dengan kesan lubang kecil, yang boleh dicapai
Gabungan penuh dua lapisan bawah manik kimpal mengelakkan kecacatan serius akibat ketidakgabungan, supaya ia mempunyai keupayaan untuk mengimpal sambungan dengan ketebalan yang besar.
Biladawai lasermematri, laser secara amnya menggunakan laser semikonduktor berkuasa tinggi, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 4
Pada wayar kimpalan, hanya sedikit laser yang akan bertindak pada kimpalan dan mencairkan sedikit logam pada permukaan kimpalan, dan kolam leburan hampir cair akibat leburan.
Wayar kimpalan terbentuk, jadi prestasi kimpalan bergantung terutamanya pada komposisi unsur dan perkadaran wayar kimpalan dan wayar kimpalan cair pada kimpalan.
Tujuan utama pematerian dawai laser adalah untuk mencapai kekuatan sambungan tertentu pada sambungan kimpalan
Dan pengedap, dan pateri dawai laser tidak boleh menjadi kimpalan bertindan berbilang saluran, dua lapisan atas dan bawah kimpalan pada dasarnya tidak boleh menjadi pepejal
Kini setelah dicantumkan sepenuhnya dan berkesan, sifat mekanikal sambungan tersebut adalah sangat lemah.
Bidang aplikasi kimpalan dawai laser
Dengan perkembangan teknologi kimpalan pengisi dawai laser dan peningkatan had kuasa laser, julat aplikasikimpalan pengisi dawai laser
Semakin meluas, terutamanya dalam aspek-aspek berikut:
Kimpalan dawai laser aloi aluminium
Secara amnya, kerana aloi aluminium itu sendiri mempunyai pantulan yang tinggi terhadap laser dan kekonduksian terma yang tinggi, aloi aluminium dikimpal dengan laser
Apabila kuasa laser yang diperlukan adalah besar, ini akan menyebabkan unsur takat didih rendah dalam aloi aluminium (seperti Mg, Zn, dll.) mengalami kehilangan penyejatan dan pembakaran yang serius.
Pada masa yang sama, tegangan permukaan rendah logam kolam lebur mempengaruhi ciri-ciri pemejalan kimpalan, dan sebab-sebab ini akan membawa kepada kewujudan aloi aluminium kimpalan laser.
Banyak masalah – sifat mekanikal sambungan kimpalan yang lemah, pembentukan kimpalan yang lemah, keliangan dan retakan yang serius. Sebaliknya, laser digunakan untuk mengisi wayar.
Kimpalan aloi aluminium akan memperbaiki masalah ini dengan ketara:
①kimpalan dawai laser boleh meningkatkan kemurungan permukaan kimpalan, meningkatkan kimpalan dengan berkesanJenis, dan percikan proses kimpalan adalah kecil;
②Penambahan dawai kimpalan bukan sahaja boleh mempengaruhi orientasi kristal kristal silinder dalam kimpalan, tetapi juga mencairkan kimpalan.Antara muka kristal yang dihasilkan oleh pertumbuhan relatif kristal kolumnar teras meningkatkan pembentukan kimpalan, dan juga meningkatkan kadar penyerapan bahan ke laser.
Dengan peningkatan lebar lebur, kekerasan mikro berkurangan sedikit, dan kekuatan tegangan dan pemanjangan sambungan akan menjadi ketara di bawah parameter proses yang dioptimumkan.
Meningkatkan; (3) Kimpalan dengan parameter proses yang sesuai tidak boleh menghasilkan kecacatan dalaman yang jelas, kekerasan mikro HV60 atau lebih, dan HAZ sambungan
Tiada pelembutan yang jelas pada sambungan kimpalan di zon tersebut, dan patahannya berada di kawasan bahan asas semasa ujian tegangan.
Kimpalan dawai laser bagi logam yang berbeza
Bagi sesetengah persekitaran kerja yang mencabar atau berdasarkan pertimbangan kos, selalunya perlu mempunyai pelbagai aspek bahan kerja pada masa yang sama.
Ciri-ciri khas, seperti rintangan kakisan, kekuatan spesifik yang tinggi, rintangan haba, rintangan haus, kekonduksian yang tinggi, pelesapan haba yang baik, dan sebagainya, tetapi sebahagian besarnya
Bahan logam tidak boleh mempunyai beberapa sifat istimewa yang lebih menonjol pada masa yang sama, dan bahan logam dengan sifat istimewa selalunya
Jarang dan mahal, tidak boleh digunakan dalam kuantiti yang banyak, jadi jika anda boleh membuat pelbagai bahan dengan ciri-ciri khas untuk mencapai sambungan yang berkesan, maka
Mungkin memenuhi keperluan penggunaan. Perbezaan sifat fizikal dan kimia bahan logam yang berbeza secara amnya besar, yang tidak dapat dielakkan dalam proses kimpalan
Pembentukan sebatian intermetalik, yang mempunyai kesan yang besar terhadap prestasi sambungan kimpalan, sebatian intermetalik rapuh akan menjadikan kimpalan sangat mudah dihasilkan.
Sangat sukar untuk menggunakan laser tunggal secara langsung untuk mengimpal sambungan logam yang berbeza, dan kestabilan prosesnya sukar dikawal.
Kesukaran dalam penghasilan semula. Sebilangan besar sarjana dan pakar mendapati bahawa kimpalan dawai laser agak baik untuk mengimpal logam yang berbeza, dan pilihannya adalah sesuai.
Wayar pengisi boleh menghalang pembentukan sebatian intermetalik sehingga tahap tertentu, dan boleh meningkatkan mekanik sambungan kimpalan dengan ketara.
Prestasi:
①Sambungan lap Mg/Cu yang dikimpal dengan kimpalan pengisian dawai laser boleh dibentuk dengan baik di bawah parameter proses yang sesuaiKekuatan ricih maksimum bagi sambungan logam yang berbeza dengan kekuatan tertentu boleh mencapai 164.2MPa, iaitu 64% daripada logam asas aloi magnesium.
② Kimpalan sambungan riba dan sambungan punggung Al/Ti dikaji, dan hasilnya menunjukkan bahawa proses kimpalan adalah stabil dan terbentuk apabila titik cahaya segi empat tepat digunakan.Cantik, pelbagai parameter proses, kualiti kimpalan yang tinggi, kekuatan tegangan maksimumnya mencapai 94% daripada logam asas aloi aluminium;Meningkatkan pembentukan kimpalan.Bagi benda kerja dengan tujuan galas, jika kimpalan runtuh, ketebalan berkesannya akan berkurangan, dan sifat mekanikal akan berkurangan jika kimpalan tersangkut.
Ia akan menyebabkan kepekatan tegasan pada pinggir kimpalan, dan sifat mekanikal akan berkurangan. Bagi bahan kerja dengan keperluan penampilan, jika kimpalan runtuh
Tersangkut atau menggigit tepi boleh memberi impak visual yang serius dan tidak boleh diterima. Untuk membuat kimpalan penuh, kimpalan dawai laser
Ia adalah kaedah yang sangat baik, kerana dawai kimpalan dicantumkan ke dalam kolam lebur, ia boleh meningkatkan isipadu kolam lebur dengan berkesan, dan kemudian memastikan kimpalan penuh.
Kecacatan tepi gigitan.
Untuk benda kerja dengan jurang sambungan yang besar (biasanya≥0.3mm), kimpalan laser tunggal sukar untuk mencapai sambungan yang berkesan, dan hanya boleh diisi
Bahan tambahan boleh mengisi jurang kimpalan, jadi kimpalan dawai laser merupakan penyelesaian yang sangat berkesan.
Kimpalan fillet jurang sempit
Kimpalan pengisian dawai laser jurang sempit boleh merealisasikan kimpalan plat sederhana dan tebal yang berkesan dengan menggunakan laser kuasa kecil dan sederhana, bukan sahaja dengan menambah kimpalan
Wayar untuk mengubah komposisi dan struktur logam kimpal, meningkatkan prestasi keseluruhan sambungan kimpal, tetapi juga meningkatkan cerun kimpalan laser tunggal
Kebolehsuaian dan toleransi kerosakan pelepasan mulut, dan zon kimpalan yang terjejas haba adalah sempit, dan tekanan sambungan kimpalan juga kecil, yang mempunyai kerja yang hebat
Oleh itu, dalam beberapa tahun kebelakangan ini, ramai pakar dan cendekiawan telah menjalankan kajian berkaitan mengenainya:
①Menggunakan pengisian wayar laser jurang sempit berbilang saluranKaedah kimpalan dikimpal dengan plat keluli Marin Q345D setebal 40mm, hasilnya menunjukkan bahawa parameter proses kimpalan yang sesuai boleh mendapat bentuk yang baik,
Sambungan kimpalan tanpa keliangan, tiada kecacatan seperti bukan gabungan, ketahanan impak pusat kimpalan adalah baik, dan kekuatan tegangan kimpalan adalah lebih tinggi daripada bahan asas;
②Keluli rotor setebal 50mm telah dikimpal melalui kimpalan berbilang laluan pengisian dawai laser celah sempit, dan hasilnya menunjukkan bahawa parameter proses kimpalan adalah sesuai.
Ia boleh membentuk dengan baik, tiada kecacatan seperti dinding sisi tanpa gabungan, ketahanan hentaman sendi berkurangan, tetapi kekuatan tegangannya lebih tinggi daripada kekuatan induknya.
Kayu;③Kimpalan pengisian dawai laser jurang sempit bagi aloi aluminium 5083 setebal 20mm telah dikaji, dan hasilnya menunjukkan bahawa parameter proses kimpalan yang sesuai
Sambungan kimpalan dengan liang yang lebih sedikit dan tiada kecacatan seperti bukan pelakuran boleh diperolehi.
Kes aplikasi dan peralatan serta cadangan parameter proses
1. Kes permohonan
Meningkatkan pembentukan kimpalan
Keperluan: kimpalan keluli tahan karat 1mm dan 3mm, jahitan kimpalan dikehendaki tidak mempunyai keliangan, dan pengacuan adalah baik.
Peralatan: RFL-C4000 (diameter teras gentian 200μm), pengumpan wayar, kepala kimpalan.
Jadual 5 Cadangan bentuk dan saiz alur
Keputusan: Acuan adalah baik dan kimpalan tidak mempunyai keliangan, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 5.
Rajah 5 Pembentukan kimpalan dan morfologi keratan rentas
Kimpalan berbilang laluan pengisian dawai laser jurang sempit
Keperluan: Plat keluli marin Q345 setebal 18mm dikimpal, memerlukan lebih sedikit lubang kimpalan, tiada tanpa gabungan, tegangan sambungan
Kekuatannya lebih tinggi daripada bahan asas, dan pembentukan kimpalannya lebih baik.
Peralatan: RFL-C6000 (diameter teras gentian 400μm), pengumpan wayar, kepala kimpalan.
Parameter proses: laluan kimpalan mesti dimiringkan, saiz miring ditunjukkan dalam Rajah 6, dan parameter proses kimpalan lain ditunjukkan dalam Jadual 2.
Rajah 6 Saiz alur
Keputusan: Acuan adalah baik, tiada proses bukan pelakuran, dan kimpalan pada dasarnya tidak mempunyai keliangan, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 7, dan ujian tegangan telah dijalankan.
Telah terbukti bahawa kimpalan pecah pada bahan asas, menunjukkan bahawa kekuatan tegangan sambungan adalah lebih tinggi daripada bahan asas.
RAJAH 7 Gambarajah metalografi keratan rentas kimpalan
2. Cadangan parameter peralatan dan proses
Meningkatkan pembentukan dan kualiti kimpalan
Untuk kimpalan dawai laser sambungan punggung bahan biasa, untuk meningkatkan pembentukan kimpalan, secara amnya disyorkan bahawa diameter teras laser dan gentian,
Kepala kimpalan hendaklah dikonfigurasikan untuk memastikan diameter titik fokus adalah antara 0.4mm dan 0.6mm, dan dawai kimpalan hendaklah dipilih dengan gred yang sesuai.
Parameter kimpalan lain ditunjukkan dalam Jadual 2 dan Jadual 3.
Kimpalan berbilang laluan pengisian dawai laser jurang sempit
Untuk kimpalan berbilang laluan pengisian dawai laser jurang sempit bagi plat tebal sederhana, secara amnya disyorkan bahawa diameter titik fokus ialah 0.6mm ~ 1.0mm, dan
Dan dawai kimpalan harus memilih gred yang sesuai, di samping itu, saiz alur sambungan mestilah reka bentuk yang munasabah, saiz alur tidak boleh terlalu besar,
Jika tidak, mudah untuk menyebabkan ketidakgabungan di dalam kimpalan, dan saiz alur yang disyorkan secara umum ditunjukkan dalam Jadual 5; Bilangan manik hendaklah berdasarkan maksimum sambungan
Ketebalan yang besar untuk ditentukan, kimpalan bawah pertama disyorkan untuk menggunakan kapasiti kimpalan maksimum peralatan untuk menentukan, selepas setiap kedalaman satu
Secara amnya 3mm ~ 5mm; Bagi parameter proses kimpalan yang digunakan untuk setiap manik, adalah perlu untuk bergantung pada kedalaman kimpalan yang diperlukan dan bila
Lebar laluan kimpalan hadapan ditentukan. Apabila lebar laluan kimpalan lebih besar, jumlah penyahfokusan perlu ditingkatkan secara sederhana untuk mengelakkan dinding sisi daripada gagal bercantum.
Masa siaran: 03-Apr-2025
