Laser welding

Sa pamamaraan ng laser welding, ang isang concentrated light beam na may mataas na density ng enerhiya (diameter ng beam 0.1 ... 2 mm) ay ginagamit upang ikonekta ang mga bahagi. Ayon sa uri ng light beam, ang laser welding ay maaaring pulsed at tuloy-tuloy. Ang mga spot joint ay hinangin sa isang pulsed na paraan, para sa tuluy-tuloy na mga tahi pulsed-periodic o tuloy-tuloy na radiation ay ginagamit. Ginagamit din ang pulse welding kapag kinakailangan upang matiyak ang kaunting mga deformation mula sa pag-init ng temperatura at mataas na katumpakan, patuloy - para sa high-speed welding sa serial o mass production.

Ang laser welding ay ginagamit upang pagsamahin ang iba't ibang mga materyales: bakal, titan, aluminyo, matigas na metal, tanso, metal na haluang metal, mahalagang mga metal, bimetal, na may kapal na sampu hanggang ilang milimetro. Gayunpaman, ang laser welding reflective metal tulad ng aluminyo at tanso ay medyo mahirap. Ang laser welding ng mga metal ay ipinapakita sa fig. 2.

Ang hinang ng mga aktibong metal ay isinasagawa gamit ang shielding gas sa anyo ng isang jet na nakadirekta sa lugar ng pagkakalantad sa light beam.

Larawan 1 — Welding sa solid state laser: 1 — aktibong medium (ruby, garnet, neodymium), 2 — pump lamp, 3 — opaque mirror, 4 — translucent mirror, 5 — optical fiber, 6 — optical system, 7 — detalye, 8 — laser beam sa focus point, 9, 10 — laser beam splitter.

Larawan 2 — Weldability ng mga materyales

Ayon sa lalim ng pagtagos, mayroong tatlong uri ng laser welding:

1) microwelding (mas mababa sa 100 microns),

2) mini-welding (0.1 ... 1 mm),

3) macro welding (higit sa 1 mm).

Dahil ang lalim ng pagtagos ay karaniwang hindi lalampas sa 4 mm, ang laser welding ay malawakang ginagamit pangunahin sa paggawa ng precision tool, sa paggawa ng mga elektronikong aparato, relo, sa pagtatayo ng sasakyang panghimpapawid, sa industriya ng automotive, sa pipe welding, at malawakang ginagamit din sa industriya ng alahas.

Bago ang butt welding at overlapping, tiyakin ang isang puwang na 0.1 ... 0.2 mm. Sa malalaking gaps, maaaring mangyari ang pagka-burnout at kakulangan ng synthesis.

Ang mga pangunahing parameter ng laser welding mode ay:

1) tagal at enerhiya ng pulso,

2) dalas ng pulso,

3) ang diameter ng light beam,

4) ang distansya mula sa pinakamaliit na bahagi ng nakatutok na sinag hanggang sa ibabaw,

5) bilis ng hinang. Ito ay umabot sa 5 mm / s. Upang mapataas ang bilis, ang dalas ng pulso ay nadagdagan o ginagamit ang tuloy-tuloy na mode.

Gumagamit ang industriya ng 2 uri ng laser para sa laser welding:

1) solid-state - ruby, neodymium at YAG lasers (batay sa yttrium aluminum garnet);

2) gas CO2 lasers.

Kamakailan lamang, lumitaw din ang mga laser welding machine, ang aktibong elemento kung saan ay isang optical fiber na gawa sa kuwarts.Ang ganitong mga laser ay nagpapahintulot sa hinang ng mga "problemadong" materyales - tanso at tanso na may mataas na reflectivity, titanium.

Ang mga kakayahan ng iba't ibang laser welding machine ay ipinapakita sa Talahanayan 1 at 2.

Ang mga halimbawa ng CO2 gas laser welding mode ay ipinapakita sa Talahanayan 3.

Talahanayan 1 — Kapal ng sheet at lakas ng laser ng welding

Talahanayan 2 — Pagkakagamit ng mga laser

Talahanayan 3 — Mga mode ng laser butt welding na may gas laser

Ang diameter ng laser beam ay karaniwang 0.3 mm. Ang butt welds na hinangin na may beam na mas maliit sa 0.3 mm ay maaaring may kakulangan ng adhesion at kakulangan ng penetration. Ang welding na may mga laser hanggang sa 10 kW ay karaniwang ginagawa nang walang tagapuno.

Dahil sa maliit na lugar na apektado ng init sa panahon ng laser welding, ang weld ay lumalamig nang napakabilis. Maaari itong magkaroon ng parehong negatibo at positibong kahihinatnan para sa kalidad ng welded joint. Maraming mga metal ang nagbibigay ng pinakamahusay na pisikal at mekanikal na mga katangian na may mabilis na paglamig ng mga kasukasuan. Gayunpaman, kapag hinang hindi kinakalawang na asero, maaari itong humantong sa weld fracture. Ang pagtaas ng lapad ng pulso sa 10 ms at preheating ay nakakatulong upang maalis ang hindi pangkaraniwang bagay na ito.

Gamit ang tamang pagpili ng mga materyales at mga mode ng hinang, ang laser welding ay gumagawa ng mga tahi ng pinakamataas na kalidad.

Ang mga sistema ng laser ay maaaring nahahati sa 3 kategorya:

1) Enclosure device. Sa ganitong mga aparato, ang mga workpiece ay inilalagay sa isang espesyal na saradong espasyo na naglalaman ng isang proteksiyon na neutral na kapaligiran at isang laser beam. Maaaring kontrolin at subaybayan ng welder ang proseso ng hinang gamit ang isang espesyal na optical system.

2) Mga aparatong inilaan para sa panlabas na hinang.Ang laser beam ay may ilang antas ng kalayaan at gumagawa ng mga naka-program na paggalaw. Ang welding zone ay protektado ng daloy ng gas.

3) Mga aparatong inilaan para sa manu-manong laser welding. Ang mga sulo ng laser ay halos kapareho sa mga sulo ng hinang ng TIG. Ang laser beam ay ipinapadala sa tanglaw gamit ang isang optical fiber. Sa panahon ng hinang, hinahawakan ng welder ang laser torch sa isang kamay at ang filler material sa kabilang kamay.

Talahanayan 4 — Paghahambing ng iba't ibang uri ng laser welding

Ang mga bentahe ng laser welding ay kinabibilangan ng:

1) isang maliit na lugar ng thermal effect ng laser beam sa materyal at, bilang isang resulta, hindi gaanong mga thermal deformation;

2) ang posibilidad ng hinang sa mga lugar na mahirap maabot, sa isang kapaligiran na transparent sa laser radiation (salamin, likido, gas);

3) hinang ng mga magnetic na materyales;

4) maliit na diameter ng light beam, posibilidad ng micro welding, makitid welding seam na may magandang aesthetic na katangian;

5) ang kakayahang i-automate ang proseso;

6) nababaluktot na pagmamanipula ng light beam sa pamamagitan ng optical transmission;

7) ang versatility ng laser equipment (ang posibilidad ng paggamit para sa laser welding at cutting, pagmamarka at pagbabarena);

8) ang posibilidad ng hinang iba't ibang mga materyales.

Mga disadvantages ng laser welding:

1. Mataas na gastos at pagiging kumplikado ng mga kagamitan sa laser.

2. Mataas na mga kinakailangan para sa paghahanda, paglilinis ng mga gilid ng hinang.

3. Imposibilidad ng hinang na makapal na pader na bahagi, hindi sapat na kapangyarihan.Ang pagtaas ng kapangyarihan ng mga welding laser ay limitado sa pamamagitan ng katotohanan na may mas malakas na epekto ng laser beam sa metal, ito ay aktibong nakakalat sa welding zone, na pumipinsala sa optical system ng device at nagde-deactivate ng laser sa loob ng ilang oras. .