Lasersweis is een van die belangrike aspekte van die toepassing van laserverwerkingstegnologie, maar ook die mees opvallende en belowende sweistegnologie in die 21ste eeu. In vergelyking met tradisionele sweismetodes, het lasersweis baie voordele, hoër sweiskwaliteit en vinniger doeltreffendheid. Tans word lasersweistegnologie wyd gebruik in vervaardiging, poeiermetallurgie, motorbedryf, elektroniese industrie, biomedisyne en ander velde.
Volgens die vormingmeganisme van die sweispoel, het lasersweis twee basiese sweismeganismes: hittegeleidingssweis en diep penetrasie (klein gaatjie) sweis. Die hitte wat deur hittegeleidingssweis opgewek word, word deur hitte-oordrag na die werkstuk versprei, sodat die oppervlak van die sweislas gesmelt word, basies geen verdampingsverskynsel nie, wat dikwels gebruik word in die sweis van lae-spoed dunwandige komponente. Diep smeltsweis verdamp die materiaal en vorm 'n groot hoeveelheid plasma. As gevolg van die groot hitte sal daar gate in die voorkant van die smeltpoel wees. Diep penetrasie sweis kan die werkstuk deeglik sweis, en die insetenergie is groot, die sweisspoed is vinnig, is die mees gebruikte lasersweismodus.
Daar is baie prosesparameters wat die kwaliteit van die lasersweis beïnvloed, soos kragdigtheid, laserpulsgolfvorm, defokus, sweisspoed en hulpblaasgas.
1. Laserdrywingsdigtheid Drywingsdigtheid is een van die mees kritieke parameters in laserverwerking. Met 'n hoër drywingsdigtheid kan die oppervlaklaag binne 'n mikrosekonde-tydreeks tot kookpunt verhit word, wat 'n groot hoeveelheid verdamping genereer. Daarom is die hoë drywingsdigtheid baie voordelig vir materiaalverwyderingsprosesse, soos pons, sny en gravering. Vir lae drywingsdigtheid neem dit 'n paar millisekondes vir die oppervlaktemperatuur om die kookpunt te bereik, en voordat die oppervlaklaag verdamp, bereik die onderste laag die smeltpunt, wat maklik is om 'n goeie smeltlas te vorm. Daarom, in die hittegeleidingslasersweis, is die drywingsdigtheidsreeks 104-106W/cm2.
2. Laserpulsgolfvorm
Laserpulsgolfvorm is nie net 'n belangrike parameter om materiaalverwydering van materiaalsmelting te onderskei nie, maar ook 'n sleutelparameter om die volume en koste van verwerkingstoerusting te bepaal. Wanneer die hoë-intensiteit laserstraal die oppervlak van die materiaal raak, sal die materiaaloppervlak 60 ~ 90% van die laserenergie weerkaats en verloor, veral goud, silwer, koper, aluminium, titanium en ander materiale sterk weerkaats, vinnige hitte-oordrag. Die weerkaatsing van 'n metaal wissel met tyd tydens 'n laserpulssein. Wanneer die oppervlaktemperatuur van die materiaal tot die smeltpunt verhoog word, neem die weerkaatsingsvermoë vinnig af, en wanneer die oppervlak in 'n smelttoestand is, stabiliseer die weerkaatsing op 'n sekere waarde.
3. Pulswydte Pulswydte is 'n belangrike parameter van gepulseerde lasersweiswerk. Die pulswydte word bepaal deur die penetrasiediepte en die hitte-geaffekteerde sone. Hoe langer die pulswydte, hoe groter die hitte-geaffekteerde sone, en die penetrasiediepte neem toe met die 1/2 krag van die pulswydte. Die toename in pulswydte sal egter die piekkrag verminder, dus word die toename in pulswydte gewoonlik gebruik vir hittegeleidingsweiswerk, wat lei tot 'n wye en vlak lasgrootte, veral geskik vir die oorlappingsweis van dun en dik plate. Laer piekkrag lei egter tot oormatige hitte-invoer, en elke materiaal het 'n optimale pulswydte wat penetrasie maksimeer.
4, defokuslasersweiswerk vereis gewoonlik 'n sekere mate van defokus, omdat die laserfokus in die middel van die kol se kragdigtheid te hoog is, wat maklik in gate verdamp. Die verspreiding van die kragdigtheid is relatief eenvormig in elke vlak weg van die laserfokus. Daar is twee defokusmetodes: positiewe defokus en negatiewe defokus. As die fokusvlak bo die werkstuk geleë is, is dit positiewe defokus; andersins is dit negatiewe defokus. Volgens die geometriese optiese teorie, wanneer die afstand tussen die positiewe en negatiewe defokusvlakke en die sweisvlak gelyk is, is die kragdigtheid op die ooreenstemmende vlak ongeveer dieselfde, maar die werklike verkrygde sweispoelvorm is anders. In die geval van negatiewe defokus kan groter penetrasie verkry word, wat verband hou met die vorming van die smeltpoel.
5, sweisspoed Die sweisspoed bepaal die kwaliteit van die sweisoppervlak, penetrasie, hitte-geaffekteerde sone, ens. Die sweisspoed sal die hitte-invoer per tydseenheid beïnvloed. As die sweisspoed te stadig is, is die hitte-invoer te groot, wat lei tot die deurbrand van die werkstuk. As die sweisspoed te vinnig is, is die hitte-invoer te klein, wat lei tot die ondeursigtigheid van die sweiswerkstuk. Die vermindering van die sweisspoed word gewoonlik gebruik om die penetrasie te verbeter.
6, Hulpblaasbeskermingsgas Hulpblaasbeskermingsgas is 'n noodsaaklike proses in hoë-krag lasersweiswerk. Aan die een kant, om te verhoed dat metaalmateriale sputter en die fokusspieël besoedel; Aan die ander kant, om te verhoed dat die plasma wat in die sweisproses gegenereer word, te veel fokus en te verhoed dat die laser die oppervlak van die materiaal bereik. In die proses van lasersweiswerk word helium, argon, stikstof en ander gasse dikwels gebruik om die gesmelte poel te beskerm, sodat die werkstuk teen oksidasie in die sweisingenieurswese beskerm word. Faktore soos die tipe beskermingsgas, die grootte van die lugvloei en blaashoek het 'n groot invloed op die sweisresultaat. Verskillende blaasmetodes het ook 'n sekere invloed op die sweiskwaliteit.
Helium ioniseer nie maklik nie (dit het 'n hoë ioniserende energie), wat die laser glad laat beweeg en die straalenergie die werkstukoppervlak ongehinderd bereik. Dit is die mees effektiewe beskermende gas wat in lasersweiswerk gebruik word, maar die prys is relatief duur. Argon is goedkoper en digter, dus bied dit beter beskerming. Dit word egter maklik geïoniseer deur hoëtemperatuurmetaalplasma, wat 'n deel van die straal van die werkstuk afskerm, wat die effektiewe laserkrag van die sweiswerk verminder, maar ook die sweisspoed en penetrasie beskadig. Die oppervlaktes van sweislasse wat deur argon beskerm word, is gladder as dié wat deur helium beskerm word. Stikstof is die goedkoopste as 'n beskermende gas, maar dit is nie geskik vir sommige tipes vlekvrye staalsweiswerk nie, hoofsaaklik as gevolg van metallurgiese probleme, soos absorpsie, wat soms porieë in die oorlappingsone skep.
As 'n nuwe sweistegnologie het lasersweis die eienskappe van hoë energiedigtheid, hoë spoed, hoë presisie, diep penetrasie en sterk aanpasbaarheid. Die toepassing daarvan word al hoe meer uitgebreid, wat nie net die produksiedoeltreffendheid kan verbeter nie, maar ook die sweiskwaliteit. Lasersweistegnologie sal beslis 'n belangriker rol speel op die gebied van materiaalverwerking.
Plasingstyd: 28 Maart 2023
