Mechanismus a technologie řízení Princip a vlastnosti laserového svařování

Vývojovým trendem a charakteristikou moderních doručovacích prostředků je vysokorychlostní provoz a lehká konstrukce. V důsledku toho byly kladeny vyšší požadavky na výrobu jejích klíčových konstrukcí, jako je lehká, monolitická, vysoce spolehlivá, trvanlivá a nízkonákladová zelená výroba. Za tímto účelem vysoce pevná a lehká titanová slitina, hliníková slitina a další typické konstrukční materiály, proud paprsku s vysokou hustotou energie jako zdroj tepla pro svařování vysokoenergetickým svařováním paprskem, výroba celkové konstrukce, jeden z výsledků pokročilé výrobní technologie k v souladu s potřebami tohoto vývoje. Výroba vysokoenergetického svařování paprskem s mnoha výhodami, známá jako zpracování materiálů a pokročilá výrobní technologie s revolučními změnami v nové technologii, zejména v nových lehkých slitinách v klíčové struktuře výroby svařování, má široké vyhlídky na uplatnění, jménem jednoho z velkých komplexních slitin titanu, slitiny hliníku.
Vyztužená stěnová deska nebo dutinová struktura laserové vysokorychlostní a efektivní svařovací výroby. Laser je vysoce intenzivní koherentní světlo založené na principu excitovaného záření atomů, které excitací pracovní látky produkuje světlo vysoké intenzity. Kromě toho, že laser splňuje všechny zákony optiky jako běžné světlo, má řadu dalších charakteristik, které nenajdete u žádného jiného zdroje světla, jako je dobrá směrovost, vysoký jas a dobrá monochromatičnost. Právě dobrý směr a vysoký jas laseru představuje vysokou koncentraci energie v prostoru a čase, může být přenášen na velké vzdálenosti a má vysokou energii nebo vysokou intenzitu, v oblasti zpracování materiálů (včetně svařování) lze považovat za ideální zdroj tepla. Aplikace laseru jako nové energie značně rozšiřuje aplikační oblast zpracování materiálů laserové svařování je jedním z důležitých aspektů aplikace laseru.
Laserové svařování je druh použití po zaostření s vysokou hustotou energie (10 ^ 6 ~ 10 ^ 12 W / cm) laserového paprsku jako zdroje tepla pro ohřev tavení obrobku speciální metodou tavného svařování. Jedná se o svařování taveniny založené na fototermickém jevu, které předpokládá, že laser je absorbován materiálem a přeměněn na tepelnou energii potřebnou pro svařování. Obvykle různé intenzity laserového světla na povrchu materiálu vedou k různým fyzikálním jevům, včetně zvýšení povrchové teploty, tavení, odpařování, vytváření malých otvorů a vytváření fotoplazmy atd. Tyto fyzikální jevy určují svařování proces tepelného akčního mechanismu, takže laserové svařování existence tepelného vedení svařování a hluboké tavení svařování svařování režim dvou druhů svařování. Přechod mezi oběma režimy závisí především na hustotě výkonu laserové skvrny působící na materiál.
Pro daný materiál existuje specifická prahová hodnota hustoty výkonu (0,5x10^6 až 10^7 W/cm pro většinu ocelí). Když je hustota výkonu laseru aplikovaná na materiál pod touto prahovou hodnotou, laserová energie je absorbována povrchem materiálu a je rychle přenesena do vnitřku materiálu, čímž se vytvoří tepelně vodivý svar s relativně velkou šířkou a hloubkou. Když je hustota výkonu laseru aplikovaná na materiál vyšší než prahová hodnota, povrch obrobku je příliš pozdě na přenos tepla do materiálu uvnitř, energie laseru způsobí, že se povrch materiálu rychle zahřeje, roztaví a odpaří. A jak se energie laseru dále dodává, vytvářejí se malé otvory ve směru tloušťky průniku. Otvor je obklopen tavnou lázní tekutého kovu a otvor je naplněn vysokoteplotní parou kovu a plazmou. Expanzní síla páry a plazmy vysokoteplotního kovu působí ve spojení s gravitací a povrchovým napětím tekutého kovu kolem otvoru, aby se udržela stabilní existence otvoru. Malé otvory se pohybují ve směru svařování, zadní tavná lázeň se rychle ochlazuje a tuhne a vytváří se hluboký tavený svar s relativně velkou hloubkou a šířkou. Proto režim laserového svařování souvisí s hustotou výkonu laseru a energií svařovací linky, které určují mechanismus tepelného působení.
Když je hustota výkonu laseru nižší než 10 ^ 6 W / cm, laserový ohřev je omezen na povrch kovu, může dosáhnout prahu tání většiny kovů, ale nedochází k odpařování, tentokrát kov při nepřetržitém působení laseru (dost energie vedení), do režimu svařování tepelným vedením k vytvoření svaru, mechanismu tvorby svaru a konvenčního svařování taveninou. Laserové tepelné vodivé svařování se obecně používá při svařování těsnění elektronických součástek a svařování ultratenkých materiálů. Když je hustota výkonu laseru vyšší než 10^6W/cm, laser okamžitě roztaví a vypaří kov, pokud je energie vedení dostatečná, síla páry kovu vytvoří v roztaveném kovu drobné otvory a proces svařování vytvoří svar v režimu hlubokotavného svařování s efektem malých otvorů. Hluboký tavný svařovací otvor je obklopen roztaveným kovem, naplněný vysokoteplotní kovovou parou a plazmou, svařovací procesový otvor silou kovových par a gravitací tekutého kovu a rovnováhou povrchového napětí pro udržení malého otvoru v laseru a tepelné spojení materiálu je tepelné působení laserového hluboce taveného svařování režim tepelného působení mechanismu, který se používá hlavně v míře větší než 1 mm struktury svařování.
Ve srovnání s tradičními metodami obloukového svařování má technologie laserového svařování jedinečné výhody a je pokročilou technologií svařování.
Technologie laserového svařování se v posledních několika desetiletích rychle vyvíjela, postupně se vyvíjela od svařování pulsní vlnou k kontinuálním vlnám, vysoce výkonné tlusté plechy, vícestanicové svařování a byla široce používána v letectví, letectví, automobilovém průmyslu a vysokorychlostních technologiích. železnice a další obory. Ve výrobě vojenských letadel došlo k výraznému nárůstu aplikace laserového svařování slitin hliníku a slitin titanu, které tvoří více než 60 %, respektive 20 % konstrukční hmotnosti moderních stíhaček. Technologie laserového svařování může nahradit tradiční způsob nýtování, výrazně snížit hmotnost, snížit náklady a zlepšit využití materiálu. Například nástěnná deska trupu Airbusu A380 pomocí laserového svařování může snížit hmotnost o 15 % a snížit náklady o 15 %.
V Číně se velkoplošné konstrukční svařování vyztužených stěnových desek stává stále populárnějším v letadlech a námořních aplikacích. Ve srovnání s metodami mechanického zpracování a nýtování šetří laserové svařování nejen materiály, ale také zlepšuje lehkost a vyrobitelnost součástí, zkracuje cyklus zpracování a snižuje výrobní náklady. Proces laserového svařování je však složitý, zahrnuje rychlé zahřívání, ochlazování, fázové změny materiálu, zejména u hliníkových slitin a titanových slitin, kvůli vysoké odrazivosti, vysoké tepelné vodivosti a povrchovému napětí a dalším charakteristikám, které přináší technické problémy, jako je kontrola kvality svaru. a stabilita, stabilita svařovacího procesu, kontrola defektů není zralá, strukturální tvar nesplňuje normy a další problémy jsou prominentní. Základní příčina těchto problémů spočívá v nedostatku základního výzkumu svařitelnosti a mechanických vlastností slitin titanu a slitin hliníku, což má za následek únavovou životnost spoje, kontrolu napětí a deformace atd. Je obtížné splnit vysoké požadavky na spolehlivost lehkých slitin. slitinové komponenty a existuje velká propast s mezinárodní úrovní.