X'inhu l-Iwweldjar bil-Laser?

L-iwweldjar bil-lejżer huwa aspett importanti tat-teknoloġija tal-ipproċessar tal-materjal tal-lejżer u spiss jissejjaħ magna tal-iwweldjar bil-lejżer. Huwa kklassifikat komunement ibbażat fuq il-mod tax-xogħol tiegħu f'magni tal-iwweldjar tal-moffa bil-lejżer (magni tal-iwweldjar manwali), magni awtomatiċi tal-iwweldjar bil-lejżer, magni tal-iwweldjar bil-laser spot u magni tal-iwweldjar bil-laser tal-fibra. L-iwweldjar bil-lejżer juża impulsi tal-lejżer ta 'enerġija għolja biex issaħħan lokalment żoni żgħar tal-materjal. L-enerġija mir-radjazzjoni tal-lejżer tinfirex fil-materjal permezz tal-konduzzjoni termali, tidwib il-materjal u tifforma pool imdewweb speċifiku biex jinkiseb l-iskop tal-iwweldjar.

Fis-snin sebgħin, l-iwweldjar bil-lejżer kien użat primarjament għall-iwweldjar ta 'materjali b'ħitan irqaq u l-iwweldjar b'veloċità baxxa. Il-proċess huwa tip ta 'konduzzjoni tas-sħana, li jfisser li r-radjazzjoni tal-lejżer issaħħan il-wiċċ tal-biċċa tax-xogħol, u s-sħana mbagħad tinfirex fl-intern permezz tal-konduzzjoni. Billi tikkontrolla parametri bħall-wisa 'tal-polz tal-lejżer, l-enerġija, l-ogħla qawwa, u l-frekwenza ta' ripetizzjoni, il-biċċa tax-xogħol hija mdewba biex tifforma ġabra speċifika mdewba. Minħabba l-vantaġġi uniċi tiegħu, l-iwweldjar bil-lejżer ġie applikat b'suċċess għall-iwweldjar preċiż ta 'partijiet mikro u żgħar.

Il-miġja tal-lejżers CO2 u YAG ta 'qawwa għolja fetħet oqsma ġodda għall-iwweldjar bil-lejżer, li wassal għal iwweldjar ta' penetrazzjoni fil-fond ibbażat fuq it-teorija tal-effett ta 'toqba żgħira. Dan wassal għal applikazzjonijiet dejjem aktar mifruxa f'industriji bħall-makkinarju, il-karozzi u l-azzar.

Meta mqabbel ma 'teknoloġiji oħra tal-iwweldjar, il-vantaġġi ewlenin tal-iwweldjar bil-lejżer huma:

1.Veloċità Għolja, Fond Kbir, u Deformazzjoni Minima: Il-proċess huwa mgħaġġel, jikseb weldjaturi fil-fond b'deformazzjoni minima.

2.Versatilità fil-Kundizzjonijiet tal-Iwweldjar: L-iwweldjar jista 'jsir f'temperatura tal-kamra jew taħt kundizzjonijiet speċjali, b'setup sempliċi ta' tagħmir. Pereżempju, il-lejżers jistgħu joperaw permezz ta' kampi elettromanjetiċi mingħajr deflessjoni tar-raġġ; l-iwweldjar jista 'jseħħ f'vakwu, arja, jew ċerti ambjenti tal-gass, u permezz ta' materjali trasparenti bħall-ħġieġ.

3.Ability li Weldjar Materjali diffiċli biex jiddewweb: L-iwweldjar bil-lejżer jista 'jimmaniġġja materjali bħal titanju u kwarz, u jikseb riżultati tajbin b'materjali differenti.

4.Densità ta 'Qawwa Għolja: Wara li tiffoka, il-laser għandu densità ta 'qawwa għolja. F'applikazzjonijiet ta 'wweldjar b'qawwa għolja, il-proporzjon tal-fond għall-wisa' jista 'jilħaq sa 5:1, u f'xi każijiet, sa 10:1.

5.Micro Welding Kapaċità: Ir-raġġ tal-lejżer jista 'jiġi ffukat biex jikseb spots żgħar ħafna u pożizzjonament preċiż, li jagħmilha adattata għal partijiet mikro u żgħar fi produzzjoni awtomatizzata ta' volum għoli.

6.Aċċess għal Żoni diffiċli biex jintlaħqu: L-iwweldjar bil-lejżer jista 'jwettaq iwweldjar remot mingħajr kuntatt bi flessibilità għolja. Żviluppi reċenti fit-teknoloġija tal-laser YAG, bħat-teknoloġija tat-trażmissjoni tal-fibra, wessgħu aktar l-applikazzjoni tal-iwweldjar bil-lejżer.

7.Multiple Beam Ipproċessar: Ir-raġġi tal-lejżer jistgħu jinqasmu spazjalment u temporalment, li jippermettu l-ipproċessar simultanju ma 'raġġi multipli u stazzjonijiet tax-xogħol multipli, li jipprovdu kundizzjonijiet għal iwweldjar aktar preċiż.

Madankollu, l-iwweldjar bil-lejżer għandu wkoll ċerti limitazzjonijiet:

1.Rekwiżit ta 'Preċiżjoni Għolja: Il-biċċa tax-xogħol għandha tkun immuntata bi preċiżjoni għolja, u r-raġġ tal-lejżer għandu jitqiegħed b'mod preċiż fuq il-biċċa tax-xogħol. Peress li l-post tal-lejżer huwa żgħir ħafna wara li jiffoka u l-ħjata tal-weldjatura hija dejqa, huwa kruċjali li jiġi żgurat li l-assemblaġġ tal-biċċa tax-xogħol u l-ippożizzjonar tar-raġġ ikunu preċiżi biex jiġu evitati difetti tal-iwweldjar.

2.Spiża Għolja: L-ispiża tal-lejżers u sistemi relatati hija relattivament għolja, li tirrappreżenta investiment inizjali sinifikanti.

1.Power Densità

Id-densità tal-qawwa hija waħda mill-aktar parametri kritiċi fl-ipproċessar tal-lejżer. Densità ta 'qawwa ogħla tista' ssaħħan il-wiċċ sal-punt tat-togħlija tagħha fi żmien mikrosekondi, u tikkawża vaporizzazzjoni sinifikanti. Għalhekk, densità ta 'qawwa għolja hija ta' benefiċċju għal proċessi ta 'tneħħija tal-materjal bħal tħaffir, qtugħ u inċiżjoni. Għal densitajiet ta 'enerġija aktar baxxi, tieħu diversi millisekondi biex it-temperatura tal-wiċċ tilħaq il-punt tat-togħlija. Qabel ma l-wiċċ jivvaporizza, is-saffi ta 'taħt jilħqu l-punt tat-tidwib, li jiffaċilita l-iwweldjar ta' fużjoni tajba. Fl-iwweldjar bil-lejżer tat-tip ta 'konduzzjoni, id-densità tal-qawwa tipikament tvarja minn 10410^4104 sa 10610^6106 W/cm².

2.Laser Polz Forma tal-mewġa

Il-forma tal-mewġ tal-polz tal-lejżer hija kwistjoni importanti fl-iwweldjar bil-lejżer, speċjalment għall-iwweldjar b'folja rqiqa. Meta raġġ tal-lejżer ta 'intensità għolja jolqot il-wiċċ tal-materjal, 60% sa 98% tal-enerġija tal-lejżer hija riflessa 'l bogħod, u r-riflettività tvarja mat-temperatura tal-wiċċ. Waqt polz tal-laser wieħed, ir-riflettività tal-metall tinbidel b'mod sinifikanti.

3.Laser Pulse Tul

It-tul tal-impuls huwa parametru kruċjali fl-iwweldjar bil-laser bil-puls. Tiddistingwi bejn it-tneħħija tal-materjal u t-tidwib tal-materjal u hija wkoll fattur ewlieni fid-determinazzjoni tal-ispiża u d-daqs tat-tagħmir tal-ipproċessar.

4.Impatt tal-Iffukar tad-Distanza fuq il-Kwalità tal-Iwweldjar

L-iwweldjar bil-lejżer ħafna drabi jeħtieġ ċertu grad ta 'defocusing minħabba li d-densità tal-qawwa fil-punt fokali tal-lejżer hija għolja ħafna, li tista' twassal għal formazzjoni ta 'toqob minħabba l-evaporazzjoni. Fuq ajruplani 'l bogħod mill-punt fokali tal-lejżer, id-distribuzzjoni tad-densità tal-qawwa hija relattivament uniformi.

Hemm żewġ tipi ta 'defocusing: defocus pożittiv u defocus negattiv. Defocus pożittiv iseħħ meta l-pjan fokali jkun 'il fuq mill-biċċa tax-xogħol, filwaqt li defocus negattiv iseħħ meta l-pjan fokali jkun taħt il-biċċa tax-xogħol. Skont it-teorija tal-ottika ġeometrika, meta defocus pożittiv u negattiv huma ugwali, id-densità tal-qawwa fuq il-pjani korrispondenti hija bejn wieħed u ieħor l-istess. Madankollu, il-forom tal-pools imdewweb miksuba huma differenti.

Defocus negattiv jista 'jirriżulta f'fond akbar ta' tidwib, li huwa relatat mal-proċess ta 'formazzjoni tal-pool imdewweb. L-esperimenti wrew li meta l-lejżer isaħħan il-materjal għal 50 sa 200 mikrosekonda, il-materjal jibda jiddewweb, jifforma metall likwidu u vaporizzazzjoni, u joħloq fwar bi pressjoni għolja li jintrema b'veloċitajiet għoljin ħafna, li jipproduċi dawl abjad qawwi. Fl-istess ħin, il-konċentrazzjoni għolja ta 'gass tikkawża li l-metall likwidu jimxi lejn it-tarf tal-pool imdewweb, li jifforma depressjoni fiċ-ċentru tal-pool. Waqt id-defocus negattiv, id-densità tal-qawwa ġewwa l-materjal hija ogħla milli fil-wiċċ, li twassal għal tidwib u vaporizzazzjoni aktar b'saħħitha, li tippermetti li l-enerġija tad-dawl tippenetra aktar fil-fond fil-materjal. Għalhekk, f'applikazzjonijiet prattiċi, defocus negattiv jintuża meta jkun meħtieġ fond akbar ta 'tidwib, filwaqt li defocus pożittiv huwa preferut għall-iwweldjar ta' materjali rqaq.

1.Welding Bejn Folji

Dan jinkludi erba 'metodi ta' proċess: iwweldjar tal-butt, iwweldjar tat-tarf, iwweldjar ta 'tidwib tal-penetrazzjoni taċ-ċentru, u iwweldjar tat-tidwib tal-perforazzjoni taċ-ċentru.

2.Welding Bejn Wajers

Dan jinkludi erba 'metodi ta' proċess: iwweldjar tal-butt wajer għal wajer, iwweldjar inkroċjat, iwweldjar tal-ħoġor paralleli, u iwweldjar ta 'ġonta T.

3.Welding ta 'Wajers tal-Metall biex Imblokka Komponenti

L-iwweldjar bil-lejżer jista 'jgħaqqad b'suċċess wajers tal-metall għall-komponenti tal-blokk, bid-daqs tal-komponenti tal-blokk ikun flessibbli. Waqt l-iwweldjar, għandha tingħata attenzjoni lid-dimensjonijiet ġeometriċi tal-komponenti tal-wajer.

4.Welding ta 'Metalli Differenti

L-iwweldjar ta 'tipi differenti ta' metalli jinvolvi l-indirizzar tal-weldjabbiltà u l-firxa tal-parametri tal-weldjatura. L-iwweldjar bil-lejżer bejn materjali differenti huwa fattibbli biss għal kombinazzjonijiet ta 'materjali speċifiċi.

Xi konnessjonijiet bejn il-komponenti mhumiex adattati għall-iwweldjar bil-fużjoni bil-lejżer iżda jistgħu jibbenefikaw mill-użu tal-lejżers bħala sors ta 'sħana għal issaldjar artab u issaldjar iebes, li joffru vantaġġi simili għall-iwweldjar bil-fużjoni bil-lejżer. Hemm diversi metodi għall-issaldjar, bl-issaldjar artab bil-lejżer użat primarjament għall-issaldjar ta 'bordijiet ta' ċirkwiti stampati, partikolarment fl-assemblaġġ ta 'komponenti li jixbħu folja. Meta mqabbel ma 'metodi oħra, l-issaldjar artab bil-lejżer joffri l-vantaġġi li ġejjin:

1.Tisħin lokalizzat: Peress li t-tisħin huwa lokalizzat, il-komponenti huma inqas probabbli li jsofru ħsara termali, u ż-żona affettwata mis-sħana hija żgħira. Dan jagħmilha possibbli li jsir issaldjar artab ħdejn komponenti sensittivi għas-sħana.

2.Tisħin mingħajr Kuntatt: B'tisħin mingħajr kuntatt u żona wiesgħa ta 'tidwib, m'hemmx bżonn ta' għodda addizzjonali. Dan il-metodu jippermetti l-ipproċessar wara li l-komponenti jkunu ġew immuntati fuq iż-żewġ naħat ta 'bord ta' ċirkwit stampat b'żewġ naħat.

Ripetibbiltà 3.Stable: L-istabbiltà ta 'operazzjonijiet ripetittivi hija għolja. Il-fluss għandu kontaminazzjoni minima ta 'għodod tal-iwweldjar, u l-ħin tal-espożizzjoni tal-lejżer u l-qawwa tal-ħruġ huma kkontrollati faċilment, li jirriżulta f'rendiment għoli ta' prodotti issaldjati bil-lejżer.

Qsim tar-raġġ 4.Easy: Ir-raġġi tal-lejżer jistgħu jinqasmu faċilment bl-użu ta 'komponenti ottiċi bħal mirja semi-trasparenti, rifletturi, priżmi, u mirja tal-iskannjar, li jippermettu iwweldjar simmetriku simultanju f'punti multipli.

5.Wavelength Flessibilità: L-issaldjar bil-lejżer komunement juża lejżers b'tul ta 'mewġ ta' 1.06 µm bħala s-sors tas-sħana, li jista 'jiġi trażmess permezz ta' fibri ottiċi. Dan jippermetti l-ipproċessar f'żoni diffiċli biex jiġu wweldjati bl-użu ta 'metodi konvenzjonali, li joffri flessibilità akbar.

6.Good Iffukar Abbiltà: Il-kapaċità ta 'fokus hija eċċellenti, li tagħmilha faċli li tinkiseb awtomazzjoni b'apparati b'ħafna stazzjonijiet.

Proċessi Metallurġiċi u Prinċipji Teoretiċi

Il-proċessi metallurġiċi u fiżiċi tal-iwweldjar bil-laser b'penetrazzjoni profonda huma simili ħafna għal dawk tal-iwweldjar bir-raġġ tal-elettroni, fejn il-mekkaniżmu ta 'konverżjoni tal-enerġija jinkiseb permezz ta' struttura ta '"toqba żgħira". Taħt l-irradjazzjoni ta 'raġġ ta' densità ta 'qawwa għolja biżżejjed, il-materjal jevapora biex jifforma toqba żgħira. Din it-toqba żgħira mimlija fwar taġixxi bħal korp iswed, jassorbi kważi l-enerġija tad-dawl inċidentali kollha, b'temperatura ta' ekwilibriju ġewwa l-kavità li tilħaq madwar 25,000 grad Celsius. Is-sħana tiġi trasferita mill-ħajt tal-kavità b'temperatura għolja, u tikkawża li l-metall tal-madwar jiddewweb. It-toqba żgħira hija mimlija bil-fwar ta 'temperatura għolja ġġenerat minn evaporazzjoni kontinwa tal-materjal tal-ħajt taħt ir-raġġ. Il-ħitan tat-toqba żgħira huma mdawra b'metall imdewweb, u l-metall likwidu huwa magħluq b'materjal solidu. Il-fluss tal-likwidu barra t-toqba u t-tensjoni tal-wiċċ tas-saff tal-ħajt jibbilanċjaw il-pressjoni tal-fwar kontinwa ġewwa l-kavità, u jżommu ekwilibriju dinamiku. Ir-raġġ jidħol kontinwament fit-toqba żgħira, u l-materjal barra t-toqba jgħaddi kontinwament. Hekk kif ir-raġġ jiċċaqlaq, it-toqba żgħira tibqa 'fi stat ta' fluss stabbli. Fi kliem ieħor, it-toqba żgħira u l-metall imdewweb tal-madwar jimxu 'l quddiem bir-raġġ ewlieni, bil-metall imdewweb jimla l-vojt li jitħalla mit-toqba żgħira u sussegwentement jissolidifika, u b'hekk jifforma l-weldjatura.

Fatturi li Jinfluwenzaw

Fatturi li jinfluwenzaw l-iwweldjar bil-penetrazzjoni profonda bil-lejżer jinkludu: qawwa tal-lejżer, dijametru tar-raġġ tal-lejżer, assorbiment tal-materjal, veloċità tal-iwweldjar, gass protettiv, tul fokali tal-lenti, pożizzjoni tal-punt fokali, pożizzjoni tar-raġġ tal-lejżer, u ż-żieda gradwali u t-tnaqqis tal-qawwa tal-lejżer fil-bidu u fit-tmiem punti ta' wweldjar.

Karatteristiċi u Vantaġġi tal-Iwweldjar bil-Laser Penetration Deep

Karatteristiċi:

1.Proporzjon Għoli ta 'Fond għal Wisa': Il-metall imdewweb jifforma u jestendi madwar il-kavità ċilindrika tal-fwar ta 'temperatura għolja, li jirriżulta f'weldjatura li hija fonda u dejqa.

2.Input tas-Sħana Minimal: Minħabba t-temperatura għolja ħafna fil-kavità tas-sors, il-proċess tat-tidwib iseħħ estremament malajr, b'input ta 'sħana baxx ħafna għall-biċċa tax-xogħol, li jwassal għal distorsjoni termali minima u żona affettwata mis-sħana.

3.Densità Għolja: It-toqba żgħira mimlija bil-fwar ta 'temperatura għolja tiffaċilita t-taħwid tal-pool imdewweb u l-ħruġ tal-gass, li jirriżulta f'weldjaturi mingħajr pori. Ir-rata għolja ta 'tkessiħ wara l-iwweldjar tgħin ukoll biex tirfina l-mikrostruttura tal-weldjatura.

4.Welds qawwija: Il-weldjaturi li jirriżultaw huma robusti u durabbli.

5.Kontroll preċiż: Il-proċess jippermetti kontroll preċiż fuq il-parametri tal-iwweldjar.

6.Mingħajr Kuntatt, Proċess ta 'Welding Atmosferiku: Il-proċess tal-iwweldjar ma jinvolvix kuntatt dirett u jseħħ f'ambjent atmosferiku.

Vantaġġi:

1.Veloċità Għolja tal-Iwweldjar u Distorsjoni Minima: Ir-raġġ tal-lejżer iffukat għandu densità ta 'qawwa ferm ogħla meta mqabbel ma' metodi konvenzjonali, li jirriżulta f'veloċitajiet ta 'wweldjar aktar mgħaġġla, żoni iżgħar affettwati mis-sħana, u inqas distorsjoni. Jippermetti wkoll l-iwweldjar ta 'materjali diffiċli bħat-titanju u l-kwarz.

2.Tnaqqis ta 'waqfien u Effiċjenza miżjuda: Il-faċilità ta 'trażmissjoni u kontroll tar-raġġ, flimkien mal-ħtieġa mnaqqsa għal sostituzzjonijiet frekwenti ta' torċ jew żennuna, inaqqas b'mod sinifikanti l-ħin ta 'waqfien għal operazzjonijiet awżiljarji, li jwassal għal effiċjenza u produttività ogħla.

3.Welds b'saħħithom bi Prestazzjoni Ġenerali Għolja: L-effett ta 'purifikazzjoni u r-rata ta' tkessiħ għolja jirriżultaw f'weldjaturi b'saħħithom b'rendiment ġenerali għoli.

4.Preċiżjoni Għolja u Spejjeż ta 'Xogħol mill-ġdid aktar baxxi: L-input baxx tas-sħana u l-preċiżjoni għolja tal-ipproċessar inaqqsu l-ħtieġa għal xogħol mill-ġdid, u l-ispejjeż operattivi tal-iwweldjar bil-lejżer huma relattivament baxxi, u jgħinu biex jitbaxxew l-ispejjeż tal-produzzjoni.

5.Faċilità ta 'Awtomazzjoni: Il-proċess jiffaċilita l-awtomazzjoni b'kontroll effettiv fuq l-intensità tar-raġġ u pożizzjonament preċiż.