Mehanizam i tehnologija upravljanja Princip i karakteristike laserskog zavarivanja

Trend razvoja i karakteristike suvremenih dostavnih sredstava su velika brzina rada i lagana konstrukcija. Kao rezultat toga, postavljeni su viši zahtjevi za proizvodnju njegovih ključnih struktura, kao što su lagana, monolitna, visoko pouzdana, dugotrajna i jeftina zelena proizvodnja. U tu svrhu, visoka čvrstoća i lagana legura titana, aluminijska legura i drugi tipični konstrukcijski materijali, struja snopa visoke gustoće energije kao izvor topline za zavarivanje visokoenergetskim snopom zavarivanja ukupne strukture, jedan je od rezultata napredne tehnologije proizvodnje za u skladu s potrebama ovog razvoja. Proizvodnja zavarivanja visokoenergetskim snopom s mnogim prednostima, poznata kao obrada materijala i napredna tehnologija proizvodnje s revolucionarnim promjenama u novoj tehnologiji, posebno u novim lakim legurama u ključnoj strukturi proizvodnje zavarivanja, ima široke izglede za primjenu, u ime jednog velikih složenih legura titana, aluminijskih legura.
Ojačana zidna ploča ili struktura šupljine laserske brze i učinkovite proizvodnje zavarivanja. Laser je koherentna svjetlost visokog intenziteta koja se temelji na principu pobuđenog zračenja atoma, koja pobuđujući radnu tvar proizvodi svjetlost visokog intenziteta. Osim što poštuje sve zakone optike kao i obična svjetlost, laser ima niz drugih karakteristika koje nema niti jedan drugi izvor svjetlosti, kao što su dobra usmjerenost, visoka svjetlina i dobra monokromatičnost. Dobar je smjer lasera, a velika svjetlina predstavlja visoku koncentraciju energije u prostoru i vremenu, može se prenositi na velike udaljenosti i ima visoku energiju ili visok intenzitet, u području obrade materijala (uključujući zavarivanje) može se smatrati idealan izvor topline. Primjena lasera kao nove energije uvelike proširuje područje primjene obrade materijala lasersko zavarivanje jedan je od važnih aspekata primjene lasera.
Lasersko zavarivanje je vrsta upotrebe nakon fokusiranja s visokom gustoćom energije (10 ^ 6 ~ 10 ^ 12 W / cm) laserske zrake kao izvora topline za zagrijavanje taljenja izratka posebnom metodom zavarivanja taljenjem. To je zavarivanje taljenjem koje se temelji na fototermalnom učinku, koji pretpostavlja da materijal apsorbira laser i pretvara ga u toplinsku energiju potrebnu za zavarivanje. Obično različiti intenziteti laserskog svjetla na površini materijala dovode do različitih fizičkih pojava, uključujući povećanje površinske temperature, taljenje, isparavanje, stvaranje malih rupa i stvaranje foto-plazme, itd. Ovi fizički fenomeni određuju zavarivanje proces toplinskog djelovanja mehanizma, tako da lasersko zavarivanje postoji zavarivanje provođenjem topline i zavarivanje dubokim taljenjem zavarivanje način zavarivanja od dvije vrste zavarivanja. Prijelaz između dva načina ovisi uglavnom o gustoći snage laserske točke koja djeluje na materijal.
Za određeni materijal postoji određeni prag gustoće snage (0.5x10^6 do 10^7 W/cm za većinu čelika). Kada je gustoća snage lasera primijenjena na materijal ispod ovog praga, laserska energija se apsorbira na površini materijala i brzo se prenosi u unutrašnjost materijala, tvoreći toplinski vodljiv zavar s relativno velikom širinom i dubinom. Kada je gustoća snage lasera primijenjena na materijal veća od praga, površina obratka je prekasna za prijenos topline na materijal iznutra, laserska energija će učiniti da se površina materijala brzo zagrijava, topi i isparava. I kako se laserska energija nastavlja hraniti, stvaraju se male rupe u smjeru debljine prodiranja. Rupa je okružena bazenom taline tekućeg metala, a rupa je ispunjena visokotemperaturnom metalnom parom i plazmom. Sila širenja visokotemperaturne metalne pare i plazme djeluje zajedno s gravitacijom i površinskom napetosti tekućeg metala oko rupe kako bi održala stabilno postojanje rupe. Male rupe pomiču se duž smjera zavarivanja, stražnji rastaljeni bazen se brzo hladi i skrućuje, te se formira duboki rastaljeni zavar s relativno velikom dubinom i širinom. Stoga je način laserskog zavarivanja povezan s gustoćom snage lasera i energijom linije zavarivanja koji određuju mehanizam toplinskog djelovanja.
Kada je gustoća snage lasera niža od 10 ^ 6 W/cm, zagrijavanje lasera ograničeno je na metalnu površinu, može doseći prag taljenja većine metala, ali nema isparavanja, ovaj put metal u kontinuiranom djelovanju lasera (dovoljno linijska energija), na način zavarivanja toplinskom vodljivošću za formiranje zavara, mehanizam za formiranje zavara i konvencionalno zavarivanje taljenjem. Lasersko toplinsko vodljivo zavarivanje općenito se koristi u zavarivanju elektroničkih komponenti i zavarivanju ultratankih materijala. Kada je gustoća snage lasera veća od 10^6W/cm, laser čini da se metal otopi i trenutačno isparava, ako je energija linije dovoljna, sila metalne pare stvara sitne rupe u otopljenom metalu, a proces zavarivanja stvara zavar u načinu zavarivanja dubokim taljenjem s efektom malih rupa. Duboka taljena rupa za zavarivanje okružena je rastaljenim metalom, ispunjena visokotemperaturnom metalnom parom i plazmom, rupa za proces zavarivanja silom metalne pare i ravnotežom gravitacije tekućeg metala i površinske napetosti kako bi se održala mala rupa u laseru i toplinsko spajanje materijala. toplinsko djelovanje laserskog dubokog taljenja zavarivanje način toplinskog djelovanja mehanizma, uglavnom se koristi u stupnju većem od 1 mm strukture zavarivanja.
U usporedbi s tradicionalnim metodama elektrolučnog zavarivanja, tehnologija laserskog zavarivanja ima jedinstvene prednosti i napredna je tehnologija zavarivanja.
Tehnologija laserskog zavarivanja brzo se razvila u proteklih nekoliko desetljeća, postupno se razvijajući od zavarivanja pulsnim valom do zavarivanja debelih ploča velike snage kontinuiranim valom, s više stanica, i naširoko se koristi u zrakoplovstvu, zrakoplovstvu, automobilskoj industriji, industriji velikih brzina željeznice i druga polja. U proizvodnji vojnih zrakoplova došlo je do značajnog porasta u primjeni laserskog zavarivanja aluminijskih legura i titanovih legura, koje čine više od 60%, odnosno 20% strukturne težine naprednih borbenih zrakoplova. Tehnologija laserskog zavarivanja može zamijeniti tradicionalnu metodu zakivanja, značajno smanjiti težinu, smanjiti troškove i poboljšati iskoristivost materijala. Na primjer, zidna ploča trupa Airbusa A380 laserskim zavarivanjem može smanjiti težinu za 15%, smanjenje troškova za 15%.
U Kini, veliko strukturno zavarivanje armiranih zidnih ploča postaje sve popularnije u zrakoplovima i mornarici. U usporedbi s metodama mehaničke obrade i zakivanja, lasersko zavarivanje ne samo da štedi materijale, već također poboljšava malu težinu komponenti i mogućnost obrade, skraćuje ciklus obrade i smanjuje troškove proizvodnje. Međutim, postupak laserskog zavarivanja je složen, uključuje brzo zagrijavanje, hlađenje, fazne promjene materijala, posebno za aluminijske legure i legure titana, zbog visoke refleksije, visoke toplinske vodljivosti i površinske napetosti i drugih karakteristika, što donosi tehničke izazove kao što je kontrola kvalitete zavara i stabilnost, stabilnost procesa zavarivanja, kontrola nedostataka nije zrela, strukturni oblik ne zadovoljava standarde i druga pitanja su istaknuta. Glavni uzrok ovih problema leži u nedostatku temeljnih istraživanja zavarljivosti i mehaničkih svojstava legura titana i aluminija, što rezultira izdržljivošću spojeva, kontrolom naprezanja i deformacije, itd. Teško je ispuniti visoke zahtjeve pouzdanosti laganih komponente legura, a postoji veliki jaz u odnosu na međunarodnu razinu.