Lazerinis suvirinimas ir suvirinimas elektronų pluoštu: "aukštosios technologijos" aukščiausios klasės gamybai

Aukštos klasės srityse, tokiose kaip aviacija ir mikroelektronika, tradiciniam lydytam suvirinimui sunku atitikti tikslumo ir gilaus įsiskverbimo reikalavimus. Suvirinimas lazeriu ir suvirinimas elektronų pluoštu išsiskiria „didelio energijos tankio, didelio tikslumo ir mažos deformacijos“ pranašumais.

Lazerinis suvirinimas:Jame naudojamas didelės galios lazerio spindulys (bangos ilgis 1064 nm arba 10,6 μm), sufokusuotas į ruošinio paviršių. Momentinė temperatūra gali siekti daugiau nei 10 000°C, todėl metalai greitai tirpsta ir jungiasi. Jame yra siauros suvirinimo siūlės ir nedidelės karščio paveiktos zonos, todėl tinka plonasienių komponentų ir mikrodalių, tokių kaip išmaniojo telefono kamerų laikikliai ir aviacinių variklių mentės, suvirinimui.

Suvirinimas elektronų pluoštu:Vakuuminėje aplinkoje elektronų spindulys pagreitinamas ir sufokusuojamas, kad bombarduotų ruošinį. Energijos tankis yra net 10^6-10^8 W/cm², todėl galima pasiekti giliai įsiskverbiantį suvirinimą, kurio kraštinių santykis yra iki 10:1. Jis tinka storasieniams tiksliams komponentams, tokiems kaip branduolinio reaktoriaus dalys ir didelės pavaros. Tačiau jis turi didelių įrangos sąnaudų ir reikalauja vakuuminės aplinkos, todėl taikymo scenarijai yra palyginti riboti.

Įrangos sudėtis ir lazerių tipai

Standartinę lazerinio suvirinimo sistemą sudaro trys pagrindiniai komponentai:

Lazerio generatorius: paverčia elektros energiją į nuoseklų lazerio spindulį.

Optinė perdavimo sistema: nukreipia ir sufokusuoja spindulį (pvz., šviesolaidis, atspindintys veidrodžiai).

Darbo stotis: integruoti armatūra, judesio valdikliai (robotai / linijiniai etapai) ir apsauginių dujų tiekimas.

Kritiniai proceso parametrai ir veiklos gairės

Parametrų valdymas tiesiogiai lemia suvirinimo kokybę – net ir nedideli nukrypimai gali sukelti defektų, tokių kaip poringumas ar įtrūkimai:

(1) Paruošimas prieš suvirinimą

Medžiagos valymas: Pašalinkite alyvos, oksidų nuosėdas arba dangas etanoliu arba smėliasrove. Medžiagoms, turinčioms didelį atspindį (Al, Cu), iš anksto apdorokite paviršius, kad sumažintumėte lazerio atspindį.

Židinio padėties nustatymas: giliai įsiskverbti naudokite neigiamą defokusavimą (fokusavimas žemiau ruošinio paviršiaus); teigiamas defokusavimas (fokusas aukščiau) ploniems lakštams, kad būtų išvengta perdegimo.

Pramonės pritaikymas ir atvejų analizė

Lazerinio suvirinimo universalumas skatina naujoves įvairiuose sektoriuose:

(1) Statyba ir sunkioji pramonė

Plieninės konstrukcijos: Dviejų galvučių lazerinio lankinio hibridinio suvirinimo sistemos suvirina 20 mm+ T-sijos 1,2 m/min greičiu, sumažindamos deformaciją 50%.

Laivų statyba: Robotų valdomos sistemos su 7-osios ašies bėgiais suvirina 115 mm storio korpuso plokštes vienu praėjimu, išsprendžiant „vienos pusės suvirinimo ir formavimo iš vienos pusės“ iššūkį.

(2) Automobilių gamyba

Tikslus transmisijos komponentų suvirinimas, naudojant "rakto skylutės stabilumo kontrolės technologiją", kad būtų sudarytos be defektų apskritos siūlės.

Lazerinis automobilio kėbulo plokščių suvirinimas sumažina dalių skaičių 30%, o svorį - 15%.

(3) Pažangioji energetika ir aviacija

Branduolinė energija: Ni-28W-6Cr lydinio pluoštinis suvirinimas lazeriu (850°C išlydytos druskos reaktoriams) su įtrūkimų slopinimu optimizuojant parametrus.

Orlaivis ir erdvė: titano lydinio variklių menčių suvirinimas su minimalia karščio paveikta zona (HAZ), siekiant išsaugoti medžiagos stiprumą.