Lāzermetināšana un elektronu staru metināšana: "augstās tehnoloģijas" augstākās klases ražošanai

Augstākās klases jomās, piemēram, aviācijā un mikroelektronikā, tradicionālajai kausētai metināšanai ir grūti izpildīt precizitātes un dziļas iespiešanās prasības. Lāzermetināšana un elektronu staru kūļa metināšana izceļas ar savām priekšrocībām: "augsts enerģijas blīvums, augsta precizitāte un zema deformācija".

Lāzermetināšana:Tas izmanto jaudīgu lāzera staru (viļņa garums 1064 nm vai 10,6 μm), kas fokusēts uz sagataves virsmu. Momentānā temperatūra var sasniegt virs 10 000°C, realizējot metālu ātru kušanu un savienošanos. Tam ir šauras metinātas šuves un nelielas siltuma ietekmētas zonas, tāpēc tas ir piemērots plānsienu komponentu un mikrodetaļu, piemēram, viedtālruņa kameru kronšteinu un aerodzinēju lāpstiņu, metināšanai.

Elektronu staru metināšana:Vakuuma vidē elektronu stars tiek paātrināts un fokusēts, lai bombardētu apstrādājamo priekšmetu. Ar tik augstu enerģijas blīvumu kā 10^6-10^8 W/cm², tas var panākt dziļu iespiešanās metināšanu ar malu attiecību līdz 10:1. Tas ir piemērots biezu sienu precīzām sastāvdaļām, piemēram, kodolreaktora daļām un lieliem zobratiem. Tomēr tam ir augstas aprīkojuma izmaksas un ir nepieciešama vakuuma vide, kā rezultātā ir salīdzinoši ierobežoti pielietojuma scenāriji.

Iekārtu sastāvs un lāzeru veidi

Standarta lāzermetināšanas sistēma ietver trīs galvenās sastāvdaļas:

Lāzera ģenerators: pārvērš elektrisko enerģiju saskaņotā lāzera starā.

Optiskā pārraides sistēma: vada un fokusē staru (piemēram, optiskās šķiedras, atstarojošie spoguļi).

Darbstacija: integrē armatūras, kustību vadības ierīces (robotus/lineārās pakāpes) un aizsarggāzes padevi.

Kritiskie procesa parametri un darbības vadlīnijas

Parametru kontrole tieši nosaka metināšanas kvalitāti — pat nelielas novirzes var izraisīt defektus, piemēram, porainību vai plaisas:

(1) Sagatavošana pirms metināšanas

Materiāla tīrīšana: Noņemiet eļļas, oksīda zvīņas vai pārklājumus, izmantojot etanolu vai smilšu strūklu. Augstas atstarošanās spējas materiāliem (Al, Cu) iepriekš apstrādājiet virsmas, lai samazinātu lāzera atstarošanu.

Fokusa pozicionēšana: izmantojiet negatīvu defokusu (fokuss zem sagataves virsmas), lai dziļi iekļūtu; pozitīvs defokuss (fokuss iepriekš) plānām loksnēm, lai izvairītos no pārdegšanas.

Nozares lietojumi un gadījumu izpēte

Lāzermetināšanas daudzpusība veicina inovācijas dažādās nozarēs:

(1) Būvniecība un smagā rūpniecība

Tērauda konstrukcijas: dubultgalvas lāzera loka hibrīda metināšanas sistēmas metina 20 mm+ T-siju ar ātrumu 1,2 m/min, samazinot deformāciju par 50%.

Kuģu būve: ar robotu vadītām sistēmām ar 7. ass sliedēm vienā piegājienā tiek metinātas 115 mm biezas korpusa plāksnes, atrisinot “vienas puses metināšanas, abpusējās formēšanas” uzdevumu.

(2) Automobiļu ražošana

Precīza transmisijas detaļu metināšana, izmantojot "atslēgas caurumu stabilitātes kontroles tehnoloģiju", lai panāktu bezdefektu riņķveida šuves.

Automobiļu virsbūves paneļu lāzermetināšana samazina detaļu skaitu par 30% un svaru par 15%.

(3) Advanced Energy & Aerospace

Kodolenerģija: Ni-28W-6Cr sakausējuma šķiedru lāzermetināšana (850°C kausēta sāls reaktoriem) ar plaisu novēršanu, izmantojot parametru optimizāciju.

Aviācija: titāna sakausējuma dzinēju lāpstiņu metināšana ar minimālu siltuma ietekmēto zonu (HAZ), lai saglabātu materiāla izturību.