Por que necesitamos soldadura con fío láser?

En comparación cos métodos de soldadura tradicionais,soldadura láserten vantaxes significativas: baixa entrada de calor, alta velocidade de soldadura, pequena zona afectada pola calor,

Nos últimos anos, a soldadura por láser empregouse amplamente na industria automotriz, na construción naval, na industria da enerxía nuclear e na industria aeroespacial.

A industria da aviación e outras industrias de alta tecnoloxía úsanse cada vez máis, e coa redución do custo dos conxuntos completos de equipos, nos subministros diarios de hardware

E outras aplicacións relacionadas coa vida comezaron a crecer rapidamente. Pero ao mesmo tempo, a soldadura láser única tamén ten certas deficiencias,

Non se poden satisfacer as necesidades cada vez máis diversas: en primeiro lugar, os requisitos de soldadura láser única nos espazos de montaxe de soldadura son moi estritos,

Normalmente requírese unha separación < 0,2 mm, se non, é difícil conseguir unha boa conexión; En segundo lugar,soldadura láser únicaé moi sensible ás gretas de soldadura

É moi doado causar rachaduras na soldadura e a composición da soldadura non se pode axustar para controlar a xeración de rachaduras; En terceiro lugar, individual

A soldadura láser require láseres de potencia ultra alta para soldar placas de gran grosor, e a súa capacidade de penetración depende enteiramente da potencia do láser.

E a calidade da soldadura non se pode garantir totalmente.

Para satisfacer as necesidades do desenvolvemento de diversas industrias, tamén se melloraron os métodos de soldadura por láser e desenvolvéronse os desenvolvementos correspondentes, como este artigo.

Descríbese a soldadura por recheo de fío láser e outros métodos de soldadura. A soldadura por recheo de fío láser desenvólvese sobre a base da soldadura por láser único,

En comparación coa soldadura láser única, ten vantaxes obvias:

1.Reduce en gran medida os requisitos de montaxe da peza de traballo, xa que o fío de soldadura se engade ao proceso de soldadura, o metal da piscina de soldadura aumentará en gran medida e pódese cubrir con pontes.

Conectar cun espazo de soldadura maior, ao mesmo tempo que facer a soldadura máis completa;

As propiedades da microestrutura da zona de soldadura pódense controlar, xa que a composición do fío de soldadura é diferente da do material base da unión soldada.

Despois de que o arame se fusione no baño de soldadura, a calidade, a composición e a proporción do baño de soldadura pódense axustar para controlar o proceso de solidificación e a formación de microestrutura.

(3) A entrada de enerxía da liña é pequena, a zona afectada pola calor e a deformación térmica son pequenas, o que é moi propicio para soldar a peza con requisitos de deformación estritos;

④pode conseguir unha potencia láser menor soldando materiais máis grosos, porque o fío de soldadura se engade ao proceso de soldadura, pódese conseguir soldadura múltiple e

O metal do baño de soldadura ampliarase significativamente, de xeito que se poida abrir a unión soldada para reducir o tamaño real da peza soldada.

Soldadura láser de espesor e, a continuación, realizar soldadura por fío láser multicanal de material de placa grosa.

A diferenza entre a soldadura por fío láser e a soldadura por fío láser

A forma de soldadura con recheo de fío láser móstrase na Figura 1, que é diferente da soldadura con recheo de fío láser que se mostra na Figura 2. Os elementos básicos de ambos os métodos de soldadura son

Consistente, está composto por un raio láser, fío de soldadura, pezas de soldadura, gas protector segundo as necesidades reais para decidir se engadir, implicado

E os principais equipos son a máquina de alimentación de arame, a máquina de soldar, o cabezal de pistola suave para soldadura de recheo de arame, o cabezal de soldadura e o láser de alta potencia.

Figura 1 Soldadura por fusión con fío láser

Figura 2 Soldadura con fío láser

Aínda que basicamente non hai diferenza na forma externa dos dous métodos de soldadura, si que hai unha diferenza significativa en esencia. Ao soldar con fío láser,

O láser xeralmente usa un láser de fibra de alta potencia, como se mostra na Figura 3, o láser non só necesita un fío de soldadura, senón que tamén necesita fundir o metal base e

O efecto especial de burato da soldadura por penetración profunda con láser fórmase no metal base, formando unha piscina de fusión profunda, e a composición do fío de soldadura mestúrase completamente coa composición metálica do metal base.

Fórmase unha nova piscina fundida híbrida e a composición, proporción e calidade dos elementos da piscina fundida híbrida son maiores que as do fío de soldadura e o material base.

Polo tanto, pódese engadir o fío de soldadura axeitado ao proceso de soldadura segundo os defectos de rendemento do propio material base, para mellorar a eficiencia da soldadura.

A nivel visual, mellóranse deliberadamente a resistencia á fenda, á fatiga, á corrosión, ao desgaste e outros aspectos da soldadura. Ademais

Ademais, a soldadura por fío láser pode ser soldadura apilada multicanal, porque pode lograr soldadura de penetración profunda con efecto de burato pequeno, que se pode conseguir

A fusión completa das dúas capas inferiores do cordón de soldadura evita defectos graves de non fusión, de xeito que ten a capacidade de soldar unións de gran espesor.

Candofío lásersoldadura, o láser xeralmente usa un láser semicondutor de alta potencia, como se mostra na Figura 4

No fío de soldadura, só unha cantidade moi pequena de láser actuará sobre a soldadura e derreterá unha pequena cantidade de metal na superficie da soldadura, e o charco de metal fundido case se derrete ao fundirse.

O fío de soldadura está formado, polo que o rendemento da soldadura depende principalmente da composición elemental e da proporción do fío de soldadura e do fío de soldadura fundido na soldadura.

O obxectivo principal da soldadura con fío láser é conseguir unha determinada resistencia de conexión da unión soldada

E o selado e a soldadura por fío láser non poden ser soldaduras apiladas multicanal, as dúas capas superior e inferior da soldadura basicamente non poden ser sólidas

Agora, completa e eficazmente fusionada, as propiedades mecánicas da unión son moi deficientes.

Campo de aplicación da soldadura por láser con fío

Co desenvolvemento da tecnoloxía de soldadura por recheo de fío láser e o aumento do límite de potencia do láser, o rango de aplicación desoldadura de recheo de fío láser

Cada vez máis extensa, principalmente nos seguintes aspectos:

Soldadura láser con fío de aliaxe de aluminio

En xeral, debido a que a propia aliaxe de aluminio ten unha alta reflectividade ao láser e unha alta condutividade térmica, a aliaxe de aluminio está soldada por láser

Cando a potencia do láser requirida é grande, isto levará a que os elementos de baixo punto de ebulición nas aliaxes de aluminio (como Mg, Zn, etc.) teñan unha evaporación e unha perda por combustión importantes.

Ao mesmo tempo, a baixa tensión superficial do metal fundido afecta as características de solidificación da soldadura, e estas razóns levarán á existencia de aliaxes de aluminio para soldadura por láser.

Moitos problemas: malas propiedades mecánicas das unións soldadas, mala formación das soldaduras, porosidade e gretas graves. No seu lugar, utilízase un láser para encher o arame.

Soldar aliaxes de aluminio mellorará significativamente estes problemas:

1.A soldadura por fío láser pode mellorar a depresión da superficie da soldadura, mellorando eficazmente a soldaduraTipo, e as salpicaduras do proceso de soldadura son pequenas;

2.A adición de fío de soldadura non só pode afectar a orientación cristalina dos cristais cilíndricos na soldadura, senón tamén diluír a soldadura.A interface cristalina xerada polo crecemento relativo do cristal columnar do núcleo mellora a formación da soldadura e tamén mellora a taxa de absorción do material ao láser.

Co aumento da anchura de fusión, a microdureza diminúe lixeiramente, e a resistencia á tracción e o alongamento da unión serán significativos baixo os parámetros de proceso optimizados.

Mellorar; (3) A soldadura con parámetros de proceso axeitados pode obter defectos internos sen defectos evidentes, microdureza de HV60 ou superior e zonas hábiles das xuntas

Non hai un abrandamento evidente da unión soldada na zona e a fractura prodúcese na área do material base durante a proba de tracción.

Soldadura láser con fío de metais diferentes

Para algúns entornos de traballo esixentes ou en función de consideracións de custo, a miúdo é necesario ter varios aspectos dunha peza ao mesmo tempo.

Propiedades especiais, como resistencia á corrosión, alta resistencia específica, resistencia á calor, resistencia ao desgaste, alta condutividade, boa disipación da calor, etc., pero a gran maioría

Os materiais metálicos non poden ter varias propiedades especiais máis destacadas ao mesmo tempo, e os materiais metálicos con propiedades especiais adoitan ser...

Escaso e caro, non se pode usar en grandes cantidades, polo que se podes fabricar unha variedade de materiais con propiedades especiais para lograr unha conexión eficaz, entón

Pode cumprir os requisitos de uso. A diferenza nas propiedades físicas e químicas dos materiais metálicos diferentes é xeralmente grande, o que é inevitable no proceso de soldadura.

A formación de compostos intermetálicos, que teñen un grande impacto no rendemento das unións soldadas, os compostos intermetálicos fráxiles farán que a soldadura sexa moi doada de producir.

É moi difícil usar directamente un só láser para soldar unións metálicas diferentes e a súa estabilidade no proceso é difícil de controlar.

Dificultade na reprodución. Un gran número de estudosos e expertos descubriron que a soldadura con fío láser é relativamente boa para soldar metais diferentes, e a elección é axeitada

O arame de recheo pode inhibir a formación de compostos intermetálicos ata certo punto e pode mellorar moito a mecánica das unións soldadas.

Rendemento:

1.A unión de solape de Mg/Cu soldada por soldadura de recheo de fío láser pódese formar ben baixo parámetros de proceso axeitadosA resistencia máxima ao corte de unións de metais diferentes cunha certa resistencia pode alcanzar os 164,2 MPa, o que supón o 64 % da resistencia do metal base da aliaxe de magnesio.

2. Estúdase a soldadura de xuntas solapadas e xuntas a tope de Al/Ti, e os resultados amosan que o proceso de soldadura é estable e se forma cando se usa un punto de luz rectangular.Fermosa, ampla gama de parámetros de proceso, alta calidade de soldadura, a súa resistencia máxima á tracción alcanza o 94% do metal base da aliaxe de aluminio;Mellorar a formación de soldaduras.Para pezas con fins de rolamento, se a soldadura se derruba, o seu grosor efectivo reducirase e as propiedades mecánicas reduciranse se a soldadura se rompe.

Isto levará a unha concentración de tensión no bordo da soldadura e as propiedades mecánicas reduciranse. Para a peza con requisitos de aparencia, se a soldadura se derruba

Engancharse ou morder o bordo pode ter un impacto visual grave e é inaceptable. Para que a soldadura sexa completa, a soldadura con fío láser

É un método moi bo, xa que o fío de soldadura se funde na piscina fundida, pode aumentar eficazmente o volume da piscina fundida e, a continuación, garantir que a soldadura estea chea

Defecto no bordo da mordida.

Para a peza cunha gran fenda de unión (xeralmente≥0,3 mm), a soldadura láser única é difícil de conseguir unha conexión eficaz e só se pode encher

O oco da soldadura pode ser enchido con material adicional, polo que a soldadura con fío láser é unha solución moi eficaz.

Soldadura de filete con fenda estreita

A soldadura de recheo de fíos láser con fendas estreitas pode realizar a soldadura eficaz de placas medianas e grosas mediante láseres de pequena e media potencia, non só engadindo soldadura

Fío para cambiar a composición e a estrutura do metal de soldadura, mellorar o rendemento xeral da unión soldada, pero tamén mellorar a pendente da soldadura láser única

A adaptabilidade e a tolerancia a fallos da folgura da boca e a zona afectada pola calor da soldadura son estreitas e a tensión da unión soldada tamén é pequena, o que ten un gran traballo.

Polo tanto, nos últimos anos, moitos expertos e estudosos levaron a cabo investigacións relevantes sobre o tema:

1.Usando recheo de fíos láser de fenda estreita multicanalMétodo de soldadura: chapa de aceiro mariño Q345D soldada de 40 mm de espesor, os resultados mostran que os parámetros axeitados do proceso de soldadura poden obter unha boa forma,

A unión soldada sen porosidade, sen defectos como a non fusión, a tenacidade ao impacto do centro da soldadura é boa e a resistencia á tracción da soldadura é maior que a do material base;

2.O aceiro do rotor de 50 mm de grosor foi soldado mediante soldadura multipasada con recheo de fío láser de fenda estreita, e os resultados mostraron que os parámetros do proceso de soldadura eran axeitados.

Pode obter unha boa conformación, sen defectos como a non fusión da parede lateral, a tenacidade ao impacto da xunta redúcese, pero a súa resistencia á tracción é maior que a da nai

Madeira;③Estudouse a soldadura de recheo de fío láser con fenda estreita de aliaxe de aluminio 5083 de 20 mm de espesor, e os resultados amosan que os parámetros do proceso de soldadura axeitados...

Pódese obter unha unión soldada con menos poros e sen defectos como a falta de fusión.

Casos de aplicación e recomendacións de parámetros de equipos e procesos

1. Casos de aplicación

Mellorar a formación de soldaduras

Requisitos: soldadura de aceiro inoxidable de 1 mm e 3 mm, a costura de soldadura debe ser inodora e a moldura debe ser boa.

Equipamento: RFL-C4000 (diámetro do núcleo da fibra 200μm), alimentador de arame, cabezal de soldadura.

Táboa 5 Recomendación de forma e tamaño da ranura

Resultados: A moldura foi boa e a soldadura non tiña porosidade, como se mostra na Figura 5.

Figura 5 Formación de soldaduras e morfoloxía da sección transversal

Soldadura multipasada de recheo de fío láser para fendas estreitas

Requisitos: chapa de aceiro mariño Q345 de 18 mm de espesor soldada, que require menos buratos de soldadura, sen fusión, resistencia á tracción das xuntas

A resistencia é maior que a do material base e a formación da soldadura é mellor.

Equipamento: RFL-C6000 (diámetro do núcleo de fibra 400μm), alimentador de arame, cabezal de soldadura.

Parámetros do proceso: a pasada de soldadura debe ser biselada; o tamaño do biselado móstrase na Figura 6 e outros parámetros do proceso de soldadura móstranse na Táboa 2.

Figura 6 Tamaño da ranura

Resultados: A moldura foi boa, non houbo falta de fusión e a soldadura basicamente non tiña porosidade, como se mostra na Figura 7, e realizouse a proba de tracción.

Está demostrado que a soldadura rompe no material base, o que indica que a resistencia á tracción da unión é maior que a do material base.

FIG. 7 Diagrama metalográfico da sección transversal da soldadura

2. Suxestión de parámetros de equipamento e proceso

Mellorar a formación e a calidade das soldaduras

Para a soldadura láser con fío a tope de materiais comúns, para mellorar a formación da soldadura, recoméndase xeralmente que o diámetro do núcleo do láser e da fibra,

O cabezal de soldadura debe configurarse para garantir que o diámetro do punto de enfoque estea entre 0,4 mm e 0,6 mm, e o fío de soldadura debe seleccionarse co grao axeitado.

Outros parámetros de soldadura móstranse na Táboa 2 e na Táboa 3.

Soldadura multipasada de recheo de fío láser para fendas estreitas

Para a soldadura multipasada de fío láser con fenda estreita de chapa de grosor medio, recoméndase xeralmente que o diámetro do punto de enfoque sexa de 0,6 mm a 1,0 mm e

E o fío de soldadura debe escoller o grao axeitado, ademais, o tamaño da ranura da unión debe ter un deseño razoable, o tamaño da ranura non pode ser demasiado grande,

Se non, é doado que se produza a falta de fusión dentro da soldadura, e o tamaño xeral de ranura recomendado móstrase na Táboa 5; o número de cordóns debe basearse no máximo da unión.

Gran espesor para determinar, recoméndase a primeira soldadura inferior para usar a capacidade máxima de soldadura do equipo para determinar, despois de cada profundidade dun

Xeralmente de 3 mm a 5 mm; En canto aos parámetros do proceso de soldadura empregados para cada cordón, é necesario confiar na profundidade de soldadura requirida e cando

Determínase a anchura da pasada de soldadura frontal. Cando a anchura da pasada de soldadura sexa maior, a cantidade de desenfoque debe aumentarse moderadamente para evitar que a parede lateral non se fusione.