סגסוגת אלומיניום בעלת חוזק גבוה בעלת חוזק ספציפי גבוה, קשיחות ספציפית, עמידות טובה בפני קורוזיה, ביצועי עיבוד ותכונות מכניות. זה הפך לחומר מתכת הכרחי לבנייה קלה בתחום התעופה והחלל, כלי שיט, וכו'. ביניהם, מטוסים הם הנפוצים ביותר. . לטכנולוגיית ריתוך יתרונות ייחודיים בשיפור קצב הניצול של חומרים מבניים, הפחתת משקל מבני ומימוש ייצור בעלות נמוכה של מבנים הכוללים חומרים מורכבים ושונים. ביניהם, טכנולוגיית ריתוך לייזר מסגסוגת אלומיניום היא נקודה חמה שמשכה תשומת לב רבה.

בהשוואה לשיטות ריתוך אחרות, לריתוך בלייזר יש את היתרונות של חימום מרוכז, נזק תרמי קטן, יחס רוחב-גובה של תפר הריתוך ועיוות ריתוך קטן. תהליך הריתוך קל לשילוב, אוטומטי וגמיש, ויכול להשיג ריתוך במהירות גבוהה ובדיוק גבוה. מתאים לריתוך דיוק גבוה של מבנים מורכבים.

01 לייזר גז CO2

מדיום העבודה הוא גז CO2, והלייזר באורך גל 10.6 מיקרומטר מופק. על פי מבנה עירור הלייזר, הוא מחולק לשני סוגים: זרימה רוחבית וזרימה צירית. למרות שהספק המוצא של לייזר CO2 בזרימה צולבת הגיע ל-150kW, איכות האלומה ירודה ואינה מתאימה לריתוך; ללייזר CO2 בזרימה צירית יש איכות קרן טובה והוא יכול לשמש לריתוך סגסוגות אלומיניום עם רפלקטיביות לייזר גבוהה.

02 YAG לייזר מוצק

מדיום העבודה הוא אודם, זכוכית ניאודימיום ונופך אלומיניום איטריום מסומם בניאודימיום וכו', ואורך הגל הוא 1.06 מיקרומטר לייזר. לייזר YAG קל יותר להיספג במתכת מאשר בלייזר CO2, והוא מושפע פחות מפלזמה. זוהי העברת סיבים אופטיים, פעולת ריתוך גמישה ונגישות טובה למיקום ריתוך. כיום זהו הלייזר העיקרי לריתוך מבנים מסגסוגת אלומיניום.

03 לייזר סיב YLR

זהו סוג חדש של לייזר שפותח לאחר 2002. הוא משתמש בסיבים אופטיים כחומר המטריצה, מסומם עם יוני אדמה נדירים שונים, וטווח אורך הגל הפלט הוא כ-1.08 מיקרומטר. זה גם שידור סיבים אופטיים. לייזר הסיבים מחולל מהפכה בשימוש במבנה סיב בחיפוי כפול, מגדיל את אורך המשאבה ומשפר את יעילות המשאבה, כך שהספק המוצא של לייזר הסיבים גדל מאוד. בהשוואה ללייזר YAG, למרות שלייזר סיבי YLR הופיע מאוחר יותר, יש לו יתרונות של גודל קטן, עלות תפעול נמוכה, איכות קרן גבוהה וכו', ועוצמת הלייזר המתקבלת גבוהה.

מחקר על יישום של מבנה ריתוך בלייזר של סגסוגת אלומיניום

מאז שנות ה-1990, עם התפתחות המדע והטכנולוגיה והופעתם של לייזרים בעלי הספק גבוה ובהירות גבוהה, הבשילה האינטגרציה, האינטליגנציה, הגמישות והגיוון של טכנולוגיית ריתוך הלייזר. בארץ ובחו"ל ניתנה תשומת לב רבה יותר לריתוך לייזר בתחומים שונים של יישום סגסוגת אלומיניום במבנה. נכון לעכשיו, כמה יצרני רכב במדינה שלי אימצו טכנולוגיית ריתוך לייזר בכמה דגמים חדשים. עם הפיתוח של טכנולוגיית ריתוך לייזר עבור לוחות עבים מסגסוגת אלומיניום, ריתוך לייזר יופעל על מבני רכב משוריין בעתיד.

על מנת להגיע לייצור קל משקל, היישום והמחקר של ריתוך בלייזר של מבני סנדוויץ' מסגסוגת אלומיניום הוא נקודת המחקר הנוכחית בייצור ספינות ומבני רכבות מהירות. סגסוגת אלומיניום היא חומר מבנה מתכת חשוב עבור מבני תעופה וחלל, ולכן מדינות מפותחות כמו יפן, ארצות הברית, בריטניה, גרמניה ומדינות מפותחות אחרות מייחסות חשיבות רבה למחקר של טכנולוגיית ריתוך לייזר מסגסוגת אלומיניום.

עם התפתחות טכנולוגיית ריתוך לייזר סיבים, תחום הייצור האווירי של מדינות מתקדמות מנה ריתוך לייזר סיבים וטכנולוגיית ריתוך היברידית קשת בלייזר כמוקד טכנולוגיית ריתוך סגסוגת אלומיניום, במיוחד ריתוך לוחות עבים וריתוך של מתכות שונות, כגון ארצות הברית מדינות NALI הפרויקט עורך מחקר על ריתוך לייזר סיבים וטכנולוגיית ריתוך היברידית קשת לייזר עבור מטוסים אזרחיים ומבני תאי בעירה של מנועי מטוסי JSF.

תכונות של ריתוך לייזר מסגסוגת אלומיניום

בהשוואה לריתוך היתוך קונבנציונלי, לריתוך לייזר מסגסוגת אלומיניום יש חימום מרוכז, יחס רוחב-גובה של תפר ריתוך גדול ועיוות מבנה ריתוך קטן, אך יש כמה חסרונות. לסיכום, הם:

1) הקוטר הקטן של נקודת מיקוד הלייזר מוביל לדרישות גבוהות לריתוך והרכבה של חומר העבודה. בדרך כלל, פער ההרכבה וכמות אי היישור צריכים להיות פחות מ-0.1 מ"מ או 10% מעובי הצלחת, מה שמגביר את הקושי ביישום מבנה מורכב של ריתוך ריתוך תלת מימדי;

2) מכיוון שהרפלקטיביות של סגסוגת אלומיניום ללייזר גבוהה עד 90% בטמפרטורת החדר, ריתוך חדירה עמוקה בלייזר של סגסוגת אלומיניום דורש לייזר בעל הספק גבוה יותר. מחקר על ריתוך לייזר של יריעות סגסוגת אלומיניום מראה כי ריתוך חדירה עמוקה בלייזר של סגסוגת אלומיניום תלוי בספים הכפולים של צפיפות כוח הלייזר ואנרגיית הקו. צפיפות הספק הלייזר ואנרגיית הקו מגבילים יחד את התנהגות הבריכה המותכת במהלך תהליך הריתוך, ובסופו של דבר משקפים את מאפייני היצירה של הריתוך. לעיל, ניתן להעריך את אופטימיזציית התהליך של ריתוך חדירה מלאה לפי היחס בין גב לרוחב של הפרמטרים האופייניים ליצירת הריתוך;

3) לסגסוגת אלומיניום יש נקודת התכה נמוכה ונזילות טובה של מתכת נוזלית. הוא מייצר אידוי מתכת חזק תחת פעולת לייזר בעל הספק גבוה. ענן אדי המתכת/פוטופלזמה הנוצר על ידי אפקט החור הקטן במהלך תהליך הריתוך משפיע על אנרגיית הלייזר של סגסוגת אלומיניום. ספיגת הכרום גורמת לחוסר יציבות של תהליך ריתוך החדירה העמוק, והריתוך מועד לפגמים כמו נקבוביות, קריסת פני השטח, חתך חתך וכו';

4) לריתוך בלייזר מהירות חימום וקירור מהירה, וקשיות הריתוך גבוהה מזו של הקשת. עם זאת, עקב שריפת יסודות סגסוגת בריתוך לייזר של סגסוגת אלומיניום, המשפיעה על אפקט החיזוק של הסגסוגת, עדיין קיימת בעיית ריכוך בריתוך של סגסוגת אלומיניום, ובכך מפחיתים את המפרקים של ריתוך סגסוגת אלומיניום. כוח. לכן, הבעיה העיקרית של ריתוך לייזר מסגסוגת אלומיניום היא לשלוט על פגמי ריתוך ולשפר את הביצועים של מפרקים מרותכים.

טכנולוגיית בקרת פגמים של ריתוך לייזר מסגסוגת אלומיניום

תחת פעולתו של לייזר בעוצמה גבוהה, הפגמים העיקריים של ריתוך חדירה עמוקה בלייזר מסגסוגת אלומיניום הם נקבוביות, קריסת פני השטח וחיתוך. ביניהם, קריסת פני השטח ופגמים חתוכים ניתנים לשיפור על ידי ריתוך מילוי חוטי לייזר או ריתוך היברידית קשת בלייזר. שליטה על פגמים בסטומטיים היא קשה יותר.

תוצאות המחקר הקיימות מראות כי: ישנם שני סוגים של נקבוביות אופייניות בריתוך חדירה עמוקה בלייזר של סגסוגות אלומיניום. האחת היא נקבוביות מתכות, שהן נקבוביות מימן הנגרמות מזיהום חומר או חדירת אוויר במהלך תהליך הריתוך, כמו ריתוך היתוך קשת; השני הוא תהליך הנקבוביות נגרמות על ידי תנודות לא יציבות של החורים הקטנים הגלומים בתהליך ריתוך חדירה עמוקה בלייזר.

בתהליך ריתוך חדירה עמוקה בלייזר, החור הקטן מפגר לעתים קרובות מאחורי תנועת הקרן בגלל ההשפעה הצמיגה של המתכת הנוזלית. הקוטר והעומק שלו מושפעים מאדי הפלזמה/מתכת ומתנודדים. עם תנועת הקורה וזרימת מתכת הבריכה המותכת, החור בריתוך חדירה עמוקה, מופיעות בועות בקצה החור הקטן עקב זרימת המתכת של הבריכה המותכת, בעוד בחדירה מלאה ריתוך חדירה עמוקה, בועות מופיעות במותניים באמצע החור הקטן.

בועות נודדות ומתגלגלות עם זרימת המתכת הנוזלית, או בורחות מפני השטח של הבריכה המותכת, או נדחפות לאחור לחורים קטנים. כאשר הבועות מתמצקות על ידי הבריכה המותכת ונלכדות על ידי חזית המתכת, הן הופכות לנקבוביות ריתוך.

ברור, נקבוביות מתכות נשלטות בעיקר על ידי ריתוך מראש טיפול שטח שליטה והגנה סבירה על גזים במהלך ריתוך. המפתח לעיבוד נקבוביות הוא להבטיח את היציבות של החורים הקטנים בתהליך ריתוך חדירה עמוקה בלייזר. על פי המחקר של טכנולוגיית ריתוך לייזר מקומי, בקרת הנקבוביות של ריתוך חדירה עמוקה בלייזר מסגסוגת אלומיניום צריכה לשקול באופן מקיף את כל ההיבטים של הריתוך, תהליך הריתוך והטיפול לאחר הריתוך. לסיכום, ישנם תהליכים חדשים וטכנולוגיות חדשות.

01 שיטת טיפול לפני ריתוך

טיפול פני השטח לפני ריתוך הוא שיטה יעילה לבקרת נקבוביות מתכות בריתוך לייזר של סגסוגת אלומיניום. בדרך כלל שיטות טיפול פני השטח כוללות ניקוי פיזי ומכני וניקוי כימי. בשנים האחרונות הופיע גם ניקוי זעזועים בלייזר, אשר ישפר עוד יותר את האוטומציה של ריתוך הלייזר.

02 בקרת ייעול יציבות פרמטרים

פרמטרי התהליך של תהליך ריתוך לייזר מסגסוגת אלומיניום כוללים בדרך כלל בעיקר כוח לייזר, כמות ביטול מיקוד, מהירות ריתוך והרכב וקצב הזרימה של הגנת הגז. פרמטרים אלה משפיעים לא רק על אפקט ההגנה של אזור הריתוך, אלא גם משפיעים על יציבות תהליך ריתוך החדירה העמוקה בלייזר, ובכך משפיעים על נקבוביות הריתוך.

באמצעות ריתוך חדירה עמוקה בלייזר של יריעות סגסוגת אלומיניום, נמצא כי יציבות חדירת חורים קטנים משפיעה על יציבות הבריכה המותכת, אשר בתורה תשפיע על היווצרות הריתוך ויגרום לפגמים בנקבוביות הריתוך, ועל יציבות ריתוך חדירה עמוקה בלייזר. קשורה להתאמה של צפיפות הספק הלייזר ונפח הקו. לכן, זהו מדד יעיל לשלוט ביעילות על הנקבוביות של תפר ריתוך לייזר מסגסוגת אלומיניום כדי לקבוע את הפרמטרים הסבירים והיציבים של תהליך יצירת תפר הריתוך.

תוצאות המחקר על מאפייני היצירה של החדירה המלאה והריתוך היציב מראות שהיחס בין רוחב גב הריתוך לרוחב פני הריתוך (היחס ברוחב האחורי של הריתוך) הוא משמש להערכת היווצרות והיציבות של הריתוך של יריעת סגסוגת האלומיניום. כאשר צפיפות הספק הלייזר של ריתוך הלייזר בלוח הדק מותאמת באופן סביר לאנרגיית הקו, ניתן להבטיח יחס מסוים של ריתוך גב לרוחב, וניתן לשלוט ביעילות על נקבוביות הריתוך.

03 ריתוך לייזר כפול נקודתי

ריתוך לייזר כפול מתייחס לתהליך הריתוך בו פועלות שתי קרני לייזר ממוקדות על אותה בריכה מותכת בו זמנית. בתהליך של ריתוך חדירה עמוקה בלייזר, סגירה מיידית לאיטום הגז בחור הקטן בבריכה המותכת היא אחת הסיבות העיקריות להיווצרות נקבוביות ריתוך.

כאשר משתמשים בריתוך לייזר כפול, עקב פעולתם של שני מקורות האור, הפתח הגדול של החור הקטן תורם לבריחת אדי מתכת פנימיים, והוא גם מועיל ליציבות החור הקטן, ובכך. הפחתת נקבוביות תפר הריתוך. מחקרים על ריתוך לייזר של סגסוגות אלומיניום A356, AA5083, 2024 ו-5A90 הראו כי ריתוך לייזר כפול יכול להפחית באופן משמעותי את נקבוביות הריתוך.

04 ריתוך היברידית קשת בלייזר

ריתוך היברידית קשת בלייזר היא שיטת ריתוך שבה לייזר וקשת מוחלים על אותה בריכה מותכת. בדרך כלל, הלייזר הוא מקור החום העיקרי, והאינטראקציה בין הלייזר לקשת משמשת להגברת חדירת ריתוך הלייזר ומהירות הריתוך ולהפחית את דיוק מכלול הריתוך. השימוש בחוט מילוי כדי לשלוט במבנה ובביצועים של המפרק המרותך, והשפעת העזר של הקשת לשיפור היציבות של חור ריתוך הלייזר, ובכך לעזור להפחית את נקבוביות הריתוך.

בתהליך הריתוך ההיברידית של קשת לייזר, הקשת משפיעה על אדי המתכת/ענן הפלזמה המושרה מתהליך הלייזר, מה שמועיל לקליטת אנרגיית הלייזר של החומר וליציבות החור הקטן. תוצאות המחקר של תפר הריתוך של ריתוך היברידית קשת לייזר מסגסוגת אלומיניום אישרו את השפעתו.

05 ריתוך בלייזר סיבים

אפקט החורים של תהליך ריתוך חדירה עמוקה בלייזר מקורו באידוי החזק של המתכת תחת פעולת הלייזר. עוצמת הקיטור של אידוי מתכת קשורה קשר הדוק לצפיפות כוח הלייזר ולאיכות האלומה, מה שלא רק משפיע על עומק החדירה של ריתוך הלייזר, אלא גם משפיע על יציבות החור הקטן. סייג'י. מחקרם של SUS304 על לייזר סיבים גבוה מנירוסטה SUSXNUMX הראה שהבריכה המותכת התארכה במהלך ריתוך במהירות גבוהה, ניתזים דוכאים, התנודתיות של החור הקטן הייתה יציבה ולא הייתה יצירת בועות בקצה של החור הקטן. כאשר הלייזר סיבים שימש לריתוך מהיר של סגסוגת טיטניום וסגסוגת אלומיניום, ניתן להשיג אותו הדבר ללא ריתוכים נקבוביים.

המחקר של אלן וחב' על טכנולוגיית בקרת גז המגן עבור ריתוך לייזר סיבי סגסוגת טיטניום הראה שעל ידי שליטה במיקום גז המגן לריתוך, הוא יכול למנוע מהגז להיות מעורב, להפחית את זמן סגירת החור, לייצב את חור הריתוך , ולשנות את התנהגות ההתמצקות של הבריכה המותכת, ובכך להפחית את נקבוביות תפר הריתוך.

06 ריתוך לייזר דופק

בהשוואה לריתוך לייזר מתמשך, פלט הלייזר מאמץ פלט פועם, אשר יכול לקדם את הזרימה התקופתית והיציבה של הבריכה המותכת, אשר תורמת לבריחת בועות בבריכה המותכת ומקטינה את נקבוביות הריתוך. TY Kuo ו-SL Jeng חקרו את מצב פלט הספק הלייזר של ריתוך לייזר YAG, ואת ההשפעה על הנקבוביות והביצועים של ריתוכים של פלדת אל-חלד SUS 304L ו-inconel 690. התוצאות מראות כי: עבור ריתוך לייזר בדופק גל ריבועי, כאשר הספק הבסיס הוא 1700w עם עליית משרעת הפולס ΔP, הנקבוביות של הריתוך יורדת. הנקבוביות של נירוסטה מופחתת מ-2.1% ל-0.5%, והנקבוביות של סגסוגת-על מופחתת מ-7.1% ל-0.5%.

07 טכנולוגיית טיפול קומפוזיט לאחר ריתוך

ביישומים הנדסיים בפועל, גם אם מתבצע טיפול קפדני לפני הריתוך, תהליך הריתוך יציב, וריתוך לייזר מסגסוגת אלומיניום ייצור בהכרח נקבוביות ריתוך. לכן, חשוב מאוד להשתמש בטיפול לאחר ריתוך כדי לסלק נקבוביות. .

שיטה זו היא כיום בעיקר ריתוך שונה. טכנולוגיית לחיצה איזוסטטית חמה היא אחת השיטות להעלמת נקבוביות פנימיות והתכווצות של יציקות סגסוגת אלומיניום. זה משולב עם טיפול בחום המתח לאחר ריתוך לייזר מסגסוגת אלומיניום ליצירת רכיבים מרותכים בלייזר מסגסוגת אלומיניום. בשילוב עם טיפול בחום, זה לא רק מבטל את נקבוביות תפר הריתוך, אלא גם משפר את ביצועי המפרק.

בשל המאפיינים של סגסוגת אלומיניום, עדיין ישנן בעיות רבות ביישום ריתוך לייזר בעל הספק גבוה שיש ללמוד לעומק. הבעיה העיקרית היא לשלוט על הפגמים בנקבוביות הריתוך ולשפר את איכות הריתוך. השליטה ההנדסית של נקבוביות בריתוך לייזר של סגסוגת אלומיניום צריכה לשקול באופן מקיף את כל ההיבטים של הריתוך, תהליך הריתוך והטיפול לאחר הריתוך, על מנת לשפר את היציבות של תהליך הריתוך. טכנולוגיות ותהליכים חדשים רבים נגזרו מכך, כגון ניקוי לייזר לפני ריתוך, אופטימיזציה של בקרת יחס רוחב אחורי של פרמטר תהליך הריתוך, ריתוך לייזר כפול קרן, ריתוך היברידית קשת בלייזר, ריתוך לייזר דופק וריתוך לייזר סיבים.

קישור למאמר זה:מהן הטכנולוגיות העדכניות ביותר לריתוך לייזר של סגסוגות אלומיניום?

הצהרה מחודשת: אם אין הוראות מיוחדות, כל המאמרים באתר זה מקוריים. אנא ציין את המקור להדפסה חוזרת: https: //www.cncmachiningptj.com/，thanks！

פח, בריליום, פלדת פחמן, מגנזיום, הדפסת תלת מימד, דיוק עיבוד CNC שירותים לציוד כבד, בנייה, חקלאות ותעשיות הידראוליות. מתאים לפלסטיק ונדיר עיבוד סגסוגות. זה יכול להפוך חלקים בקוטר של עד 15.7 אינץ'. תהליכים כוללים עיבוד שבבי שוויצרי,שפשוף, חריטה, כרסום, משעמם והשחלה. הוא מספק גם ליטוש מתכת, צביעה, שחיקה משטח ו פיר שירותי יישור. טווח הייצור (כולל אלומיניום למות הליהוק ו יציקות למות אבץ) הוא עד 50,000 חתיכות. מתאים לבורג, צימוד, מֵסַב, משאבה, ציודבית קופסה, מייבש תוף והזנה סיבובית שסתום applications.PTJ תתכנן איתך אסטרטגיה כדי לספק את השירותים המשתלמים ביותר כדי לעזור לך להגיע ליעד שלך, ברוכים הבאים ליצור איתנו קשר ( sales@pintejin.com ) ישירות לפרויקט החדש שלך.