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Prozessanalyse des Laserschweißens


Jan 02.2018
1. Die Prozessparameter des Laserschweißens
1. Leistungsdichte. Die Leistungsdichte ist einer der wichtigsten Parameter in der Laserbearbeitung. Bei höherer Leistungsdichte kann die Oberfläche im Mikrosekundenbereich auf den Siedepunkt erhitzt werden, wodurch eine große Verdampfungsmenge erzeugt wird. Daher ist eine hohe Leistungsdichte vorteilhaft für das Entfernen von Material wie Bohren, Schneiden und Schnitzen. Bei niedriger Leistungsdichte erreicht die Oberflächentemperatur einen Siedepunkt und benötigt einige Millisekunden. Vor der Oberflächenverdampfung erreicht die Bodenschicht ihren Schmelzpunkt und bildet leicht ein gutes Schmelzschweißen. Daher liegt beim leitfähigen Laserschweißen die Leistungsdichte im Bereich von 104 ~ 106 W / cm 2.

2. Laserpulswellenform. Die Laserpulswellenform ist ein wichtiges Problem beim Laserschweißen, insbesondere beim Dünnblechschweißen. Wenn der Laserstrahl hoher Intensität auf die Oberfläche des Materials aufgebracht wird, wird die Oberfläche des Metalls durch die Laserenergie von 60-98% reflektiert, und das Reflexionsvermögen variiert mit der Oberflächentemperatur. Während der Dauer der Einwirkung eines Laserimpulses variiert das Reflexionsvermögen des Metalls stark.

3. Die Breite des Laserimpulses. Die Pulsbreite ist einer der wichtigen Parameter des gepulsten Laserschweißens. Es ist nicht nur ein wichtiger Parameter, der sich von Materialentfernung und Materialschmelze unterscheidet, sondern auch ein Schlüsselparameter, um die Kosten und das Volumen der Verarbeitungsausrüstung zu bestimmen.

4. Die Auswirkung der Defokussierungsmenge auf die Schweißqualität. Das Laserschweißen erfordert normalerweise eine gewisse Defokussierung, da die Leistungsdichte des Zentrums des Laserpunkts zu hoch ist und leicht in das Loch verdampft. Die Verteilung der Leistungsdichte ist in jeder Ebene, die den Fokus des Lasers verläßt, relativ gleichförmig. Es gibt zwei Möglichkeiten der Defokussierung: positive Defokussierung und negative Defokussierung. Die Fokusebene befindet sich an der Oberseite des Werkstücks als positive Defokussierung und umgekehrt. Gemäß der Theorie der geometrischen Optik ist, wenn das Positive und das Negative gleich dem Artikel ist, die Leistungsdichte auf der entsprechenden Ebene ungefähr gleich, aber tatsächlich ist die Form des Schmelzbades unterschiedlich. Zum Zeitpunkt der negativen Defokussierung kann eine größere Schmelztiefe erhalten werden, die mit der Bildung des Schmelzbades zusammenhängt. Experimente zeigen, dass ein Laser-Erhitzen von 50 ~ 200 & mgr; s Material zu schmelzen beginnt, wobei Flüssigphasenmetall und Verdampfung gebildet werden, einen unter Druck stehenden Dampf bilden und mit einer sehr hohen Geschwindigkeit emittieren, wobei strahlend weißes Licht emittiert wird. Zur gleichen Zeit bewegt der Dampf mit hoher Konzentration das flüssige Metall zu dem Rand des Schmelzbades und bildet eine Vertiefung in der Mitte des Schmelzbades. Bei negativer Defokussierung ist die innere Leistungsdichte des Materials höher als die Oberfläche, und es ist leicht, ein stärkeres Schmelzen und Verdampfen zu bilden, so dass die Lichtenergie in die Tiefe des Materials übertragen wird. Daher wird bei der praktischen Anwendung, wenn die Schmelztiefe groß ist, die negative Defokussierung angewendet; Wenn das dünne Material geschweißt wird, ist es angebracht, die positive Defokussierung zu verwenden.

Zwei. Laserschweißtechnik:

1, das Schweißen zwischen Stücken und Stücken. Es schließt 4 Methoden, wie Schweißen, Endenschweißen, Mitteldurchdringen und Schmelzschweißen, zentrales Perforationsschmelzen und so weiter ein.

2, das Schweißen von Seide und Seide. Es umfasst 4 Methoden, die Draht- und Seidenschweißung, Querschweißung, Parallelschweißung und T-Schweißen.

3, das Schweißen des Drahtes und des Blockelements. Die Verbindung zwischen dem Draht und dem Blockelement kann erfolgreich durch Laserschweißen realisiert werden, und die Größe des Blockelements kann beliebig sein. Die geometrische Größe des filamentösen Elements sollte beim Schweißen beachtet werden.

4. Schweißen von verschiedenen Metallen. Schweißen von verschiedenen Metallarten zur Lösung der Schweißbarkeit und der schweißbaren Parameter. Laserschweißen zwischen verschiedenen Materialien ist nur mit bestimmten Materialkombinationen möglich. Es ist nicht zum Laserlöten geeignet, um einige Bauteile mit Laserschweißen zu verbinden. Jedoch kann ein Laser als Wärmequelle zum Weichlöten und Hartlöten verwendet werden und hat auch den Vorteil der Laserfusion. Es gibt viele Arten von Löten, von denen Laserlöten hauptsächlich beim Schweißen von gedruckten Schaltungen verwendet wird, insbesondere für die Montage des Stabelements.

Zwei. Laserschweißtechnik:

1, das Schweißen zwischen Stücken und Stücken. Es schließt 4 Methoden, wie Schweißen, Endenschweißen, Mitteldurchdringen und Schmelzschweißen, zentrales Perforationsschmelzen und so weiter ein.

2, das Schweißen von Seide und Seide. Es umfasst 4 Methoden, die Draht- und Seidenschweißung, Querschweißung, Parallelschweißung und T-Schweißen.

3, das Schweißen des Drahtes und des Blockelements. Die Verbindung zwischen dem Draht und dem Blockelement kann erfolgreich durch Laserschweißen realisiert werden, und die Größe des Blockelements kann beliebig sein. Die geometrische Größe des filamentösen Elements sollte beim Schweißen beachtet werden.

4. Schweißen von verschiedenen Metallen. Schweißen von verschiedenen Metallarten zur Lösung der Schweißbarkeit und der schweißbaren Parameter. Laserschweißen zwischen verschiedenen Materialien ist nur mit bestimmten Materialkombinationen möglich. Es ist nicht zum Laserlöten geeignet, um einige Bauteile mit Laserschweißen zu verbinden. Jedoch kann ein Laser als Wärmequelle zum Weichlöten und Hartlöten verwendet werden und hat auch den Vorteil der Laserfusion. Es gibt viele Arten von Löten, von denen Laserlöten hauptsächlich beim Schweißen von gedruckten Schaltungen verwendet wird, insbesondere für die Montage des Stabelements.

Vier. Laser-Tiefschweißen:

1. Die Theorie des metallurgischen Prozesses und Prozesses. Der metallurgische physikalische Prozess des Laser-Tiefschmelzschweißens ist ähnlich dem des Elektronenstrahlschweißens, dh der Mechanismus der Energieumwandlung wird durch die "kleine Loch" -Struktur erreicht. Bei einem Strahl mit hoher Leistungsdichte erzeugt das Material eine Verdampfung, um ein kleines Loch zu bilden. Dieses Dampfloch ist wie ein schwarzer Körper, der fast die Energie des einfallenden Lichts absorbiert, und die Gleichgewichtstemperatur in dem Hohlraum beträgt etwa 25000 Grad. Die Wärme wird von der Außenwand des Hochtemperaturhohlraums übertragen, um das Metall, das den Hohlraum umgibt, zu schmelzen. Das Loch, das mit der kontinuierlichen Dampfstrahlverdampfung des Dampferzeugungsmaterials hoher Temperatur gefüllt ist, ist in den Lochwänden von geschmolzenem Metall umgeben, wobei das flüssige Metall um das feste Material herum umgeben ist. Die Fluidströmung außerhalb der Lochwand und die Oberflächenspannung der Wand halten ein dynamisches Gleichgewicht mit dem kontinuierlichen Dampfdruck aufrecht, der in dem Loch erzeugt wird. Der Strahl tritt weiterhin in das kleine Loch ein und das Material fließt kontinuierlich in das kleine Loch. Wenn sich der Strahl bewegt, befindet sich das Loch immer im stabilen Strömungszustand. Das heißt, die Poren und das geschmolzene Metall um die Lochwand bewegen sich zusammen mit der Vorschubgeschwindigkeit des Leitstrahls. Das geschmolzene Metall füllt den nach dem Entfernen des Lochs verbleibenden Spalt und kondensiert, und die Schweißnaht wird gebildet.

2. Einflussfaktoren. Die Faktoren, die das Lasertiefschweißen beeinflussen, umfassen: Laserleistung, Laserstrahldurchmesser, Materialabsorptionsrate, Schweißgeschwindigkeit, Schutzgas, Brennweite der Linse, Fokusposition, Laserstrahlposition, Schweißleistungsinitiierung und Endpunkt der Laserleistung allmählich erhöhen und verringern die Kontrolle.

3. Eigenschaften des Laser-Tiefschmelzschweißens:

Features: (1) hohes Verhältnis von Tiefe zu Breite. Die Schweißnaht wird tief und schmal, da das geschmolzene Metall durch einen zylindrischen Hochtemperatur-Dampfhohlraum gebildet und auf das Werkstück ausgedehnt wird. (2) minimale Wärmezufuhr. Da die Temperatur des Quellenhohlraums sehr hoch ist, findet der Schmelzprozess sehr schnell statt, die Wärme des Eingangswerkstücks ist sehr niedrig und die Wärmeverformungs- und Wärmeeinflusszone ist sehr klein. (3) hohe Dichte. Aufgrund des kleinen Lochs, das mit Hochtemperaturdampf gefüllt ist, ist es vorteilhaft, das Schweißbad und das austretende Gas zu rühren, was zur Bildung von Lochdurchdringschweißen führt. Die hohe Kühlrate nach dem Schweißen macht es einfach, die Mikrostruktur der Schweißnaht fein zu machen. (4) starke Schweißnaht. (5) genaue Kontrolle. (6) berührungsloser, atmosphärischer Schweißprozess.

4 sind die Vorteile des Lasertiefschweißens wie folgt: (1) Da der fokussierte Laserstrahl eine viel höhere Leistungsdichte als das herkömmliche Verfahren hat, ist die Schweißgeschwindigkeit schnell, die Wärmeeinflusszone und die Verformung sind alle kleiner und kleiner kann auch harte Schweißmaterialien wie Titan und Quarz schweißen. (2) da der Strahl leicht zu übertragen und zu steuern ist, und er Brenner und Düse nicht häufig ersetzen muss, kann er die zusätzliche Zeit des Abschaltens signifikant reduzieren, so dass der Lastfaktor und die Produktionseffizienz hoch sind. (3) wegen der Reinigung und der hohen abkühlenden Rate ist die Schweißung stark und die umfassende Leistung ist hoch. (4) Wegen des geringen Ausgleichswärmeeintrags und der hohen Verarbeitungsgenauigkeit können die Wiederaufbereitungskosten reduziert werden. Außerdem sind die Kosten des Laserschweißens ebenfalls niedrig, was die Herstellungskosten reduzieren kann. (5) es ist einfach zu automatisieren und die Intensität des Lichtstrahls und die Präzision der Feinpositionierung zu steuern.

5, lasertiefes durchdringendes Schweißen Ausrüstung: Lasertiefes Durchdringungsschweißen wählt normalerweise ununterbrochenen Wellen CO2-Laser, der genug hohe Ausgangsenergie beibehalten kann, "kleinen Loch" Effekt produzieren, den gesamten Werkstückabschnitt durchdringen und starke und starke geschweißte Verbindungen bilden. Soweit es den Laser betrifft, ist es nur ein Gerät, das parallele Strahlen erzeugt, die als Wärmequelle und eine gute Richtung verwendet werden können. Wenn es auf das Werkstück gerichtet und effektiv behandelt wird, hat seine Eingangsleistung eine starke Kompatibilität, so dass es sich besser an den Prozess der Automatisierung anpassen kann. Um das Schweißen effektiv durchzuführen, bilden der Laser und andere notwendige optische, mechanische und Steuerkomponenten zusammen ein großes Schweißsystem. Das System umfasst Laser, Komponenten zur Strahlübertragung, Beladung und Entladung von Werkstücken sowie mobile Geräte und Steuergeräte. Das System kann einfach manuell von Bedienern transportiert und repariert werden, oder es kann automatisch geladen, entladen, fixiert, geschweißt und inspiziert werden. Die allgemeinen Anforderungen an das Design und die Implementierung dieses Systems sind eine zufriedenstellende Schweißqualität und eine hohe Produktionseffizienz.

Fünf. Laserschweißen von Stahlwerkstoffen:

1, Laserschweißen von Kohlenstoffstahl und gewöhnlichem legiertem Stahl. Im Allgemeinen hat das Kohlenstoffstahl-Laserschweißen eine gute Wirkung, und seine Schweißqualität hängt vom Gehalt an Verunreinigungen ab. Wie andere Schweißverfahren sind auch Schwefel und Phosphor ein empfindlicher Faktor für die Bildung von Schweißrissen. Um eine befriedigende Schweißqualität zu erhalten, muss es vorgeheizt werden, wenn der Kohlenstoffgehalt über 0,25% liegt. Wenn der Stahl mit unterschiedlichem Kohlenstoffgehalt miteinander verschweißt wird, kann der Brenner leicht zu dem kohlenstoffarmen Material geneigt sein, um die Qualität der Verbindung sicherzustellen. Niedrigkohlenstoffkochstahl ist wegen seines hohen Gehalts an Schwefel und Phosphor nicht zum Laserschweißen geeignet. Sedierungsstahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt hat aufgrund seines geringen Gehalts an Verunreinigungen einen guten Schweißeffekt. Im Allgemeinen sind Stahl und legierte Stähle mit hohem Kohlenstoffgehalt ein gutes Laserschweißen, erfordern jedoch eine Vorwärmung und Schweißnachbearbeitung, um Spannungen zu beseitigen und Rissbildung zu vermeiden.

2. Laserschweißen von rostfreiem Stahl. Im Allgemeinen ist das Laserschweißen von rostfreiem Stahl leichter als das herkömmliche Schweißen, um eine qualitativ hochwertigere Verbindung zu erhalten. Aufgrund der kleinen Aufprallzone mit hoher Schweißgeschwindigkeit ist die Sensibilisierung kein wichtiges Problem. Im Vergleich zu Kohlenstoffstahl ist die geringe Wärmeleitfähigkeit von Edelstahl leichter zu erhalten, tiefe Schweißnahtschweißnaht.

3. Laserschweißen zwischen verschiedenen Metallen. Die extrem hohe Kühlrate und die geringe Wärmeeinflusszone beim Laserschweißen schaffen günstige Voraussetzungen für die Materialverträglichkeit vieler Metalle nach dem Schweißen. Es wurde bewiesen, dass die folgenden Metalle erfolgreich Lasertiefschweißen durchgeführt werden können: Edelstahl zu kohlenstoffarmem Stahl, 416 Edelstahl ~ 310 Edelstahl, 347 Edelstahl ~ HASTALLY Nickellegierung, Nickelelektrode Kaltschmiedestahl, Nickelgehalt von verschiedene Bimetallstreifen.
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