Mehanizam i tehnologija upravljanja Princip i karakteristike laserskog zavarivanja

Trend razvoja i karakteristike savremenih sredstava isporuke su brz rad i lagana konstrukcija. Kao rezultat toga, postavljeni su viši zahtjevi za proizvodnju njegovih ključnih struktura, kao što su lagana, monolitna, visokopouzdana, dugovječna i jeftina zelena proizvodnja. U tu svrhu, visoke čvrstoće i lagane legure titana, legure aluminija i drugih tipičnih konstrukcijskih materijala, struja snopa velike gustoće energije kao izvor topline zavarivanja za zavarivanje visokoenergetskog snopa proizvodnje cjelokupne strukture, jedan je od rezultata napredne proizvodne tehnologije za u skladu sa potrebama ovog razvoja. Proizvodnja visokoenergetskog snopa zavarivanja sa mnogim prednostima, poznata kao obrada materijala i napredna proizvodna tehnologija s revolucionarnim promjenama u novoj tehnologiji, posebno u novim lakim legurama u ključnoj strukturi proizvodnje zavarivanja, ima široke izglede za primjenu, u ime jednog od velikih složenih legura titanijuma, legura aluminijuma.
Ojačana zidna ploča ili šupljina struktura laserske brze i efikasne proizvodnje zavarivanja. Laser je koherentna svjetlost visokog intenziteta zasnovana na principu pobuđenog zračenja atoma, koji proizvodi svjetlost visokog intenziteta pobuđivanjem radne tvari. Osim što poštuje sve zakone optike kao i obična svjetlost, laser ima niz drugih karakteristika koje se ne mogu naći ni u jednom drugom izvoru svjetlosti, kao što su dobra usmjerenost, velika svjetlina i dobra monohromatnost. Laser je dobrog smjera i 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 toplote. Primjena lasera kao nove energije uvelike širi polje primjene obrade materijala. Lasersko zavarivanje je jedan od važnih aspekata primjene lasera.
Lasersko zavarivanje je vrsta upotrebe nakon fokusiranja sa velikom gustoćom energije (10 ^ 6 ~ 10 ^ 12 W / cm) laserskog snopa kao izvora topline za zagrijavanje topljenja obratka posebnom metodom zavarivanja topljenjem. Radi se o zavarivanju taline zasnovanom na fototermalnom efektu, koji pretpostavlja da laser apsorbira materijal i pretvara se u toplinsku energiju potrebnu za zavarivanje. Obično različiti intenziteti laserske svjetlosti na površini materijala dovode do različitih fizičkih pojava, uključujući povećanje površinske temperature, topljenje, isparavanje, stvaranje malih rupa, stvaranje fotoplazme itd. Ovi fizički fenomeni određuju zavarivanje. proces termičkog djelovanja mehanizam, tako da lasersko zavarivanje postojanje vodljivosti topline zavarivanje i duboko topljenje zavarivanje način zavarivanja dvije vrste zavarivanja. Prijelaz između dva moda ovisi uglavnom o gustoći snage laserske mrlje koja djeluje na materijal.
Za dati materijal postoji specifičan prag gustine snage (0.5x10^6 do 10^7 W/cm za većinu čelika). Kada je gustina snage lasera primijenjena na materijal ispod ovog praga, laserska energija se apsorbira na površini materijala i brzo se prenosi u unutrašnjost materijala, formirajući toplinski provodljivi zavar s relativno velikom širinom i dubinom. Kada je gustina snage lasera primijenjena na materijal viša od praga, površina radnog komada je prekasno da prenese toplinu na materijal unutar, energija lasera će učiniti da se površina materijala brzo zagrije, topi i isparava. A kako laserska energija nastavlja da se dovodi, formiraju se male rupe u pravcu debljine prodiranja. Rupa je okružena bazenom taline tekućeg metala, a rupa je ispunjena visokotemperaturnom metalnom parom i plazmom. Sila ekspanzije metalne pare i plazme visoke temperature djeluje zajedno s gravitacijom i površinskom napetošću tekućeg metala oko rupe kako bi održala stabilno postojanje rupe. Male rupe se pomiču duž pravca zavarivanja, stražnji rastopljeni bazen se brzo hladi i stvrdnjava, a formira se duboki rastopljeni zavar s relativno velikom dubinom i širinom. Stoga je način laserskog zavarivanja povezan s gustinom snage lasera i energijom linije zavarivanja koji određuju mehanizam termičkog djelovanja.
Kada je gustina snage lasera niža od 10 ^ 6 W/cm, lasersko zagrijavanje je ograničeno na metalnu površinu, može doseći prag topljenja većine metala, ali nema isparavanja, ovaj put metala u kontinuiranom djelovanju lasera (dovoljno linijska energija), na način zavarivanja toplinskom provodljivošću kako bi se formirao zavar, mehanizam formiranja šava i konvencionalno zavarivanje taline. Lasersko toplotno provodljivo zavarivanje se uglavnom koristi u zavarivanju elektronskih komponenti i zavarivanju ultra tankih materijala. Kada je gustina snage lasera veća od 10^6W/cm, laser čini da se metal topi i odmah ispari, ako je energija linije dovoljna, sila metalne pare stvara male rupe u rastopljenom metalu, a proces zavarivanja formira zavar u načinu zavarivanja dubokog taljenja sa efektom malih rupa. Duboki otvor za zavarivanje otopljenim je okružen rastopljenim metalom, ispunjen visokotemperaturnom metalnom parom i plazmom, rupa za proces zavarivanja silom metalne pare i gravitacijom tekućeg metala i ravnotežom površinske napetosti kako bi se održala mala rupa u laseru i toplinsko spajanje materijala termičko djelovanje laserskog dubokog topljenja način zavarivanja toplinskog djelovanja mehanizma, uglavnom se koristi u stupnju većem od 1 mm strukture zavarivanja.
U poređenju sa tradicionalnim metodama elektrolučnog zavarivanja, tehnologija laserskog zavarivanja ima jedinstvene prednosti i predstavlja naprednu tehnologiju zavarivanja.
Tehnologija laserskog zavarivanja se brzo razvila u posljednjih nekoliko desetljeća, postupno evoluirajući od zavarivanja impulsnim valovima do zavarivanja na kontinuiranim valovima, velike snage debele ploče, zavarivanja s više stanica, i široko se koristi u zrakoplovstvu, svemirskoj industriji, automobilskoj industriji, brzini. željeznice i druge oblasti. U proizvodnji vojnih aviona došlo je do značajnog rasta primjene laserskog zavarivanja legura aluminijuma i legura titanijuma, koje čine više od 60%, odnosno 20% strukturne težine naprednih borbenih aviona. Tehnologija laserskog zavarivanja može zamijeniti tradicionalnu metodu zakivanja, značajno smanjenje težine, smanjenje troškova i poboljšanje korištenja materijala. Na primjer, zidna ploča trupa Airbus A380 pomoću laserskog zavarivanja može smanjiti težinu za 15%, smanjenje troškova za 15%.
U Kini, krupno strukturalno zavarivanje armiranih zidnih ploča postaje sve popularnije u primjeni u zrakoplovima i pomorstvu. U poređenju sa mehaničkom obradom i metodama zakivanja, lasersko zavarivanje ne samo da štedi materijale, već i poboljšava laku težinu komponenti i mogućnost proizvodnje, skraćuje ciklus obrade i smanjuje troškove proizvodnje. Međutim, proces laserskog zavarivanja je složen, uključuje brzo zagrijavanje, hlađenje, promjene faze materijala, posebno za legure aluminija i titanijuma, zbog visoke refleksivnosti, visoke toplinske provodljivosti i površinske napetosti i drugih karakteristika, što donosi tehničke izazove kao što je kontrola kvalitete šava. i stabilnost, stabilnost procesa zavarivanja, kontrola defekata nije zrela, strukturni oblik ne zadovoljava standarde i druga pitanja su istaknuta. Osnovni uzrok ovih problema leži u nedostatku osnovnih istraživanja zavarljivosti i mehaničkih svojstava legura titanijuma i aluminijumskih legura, što rezultira životnim zamorom zglobova, kontrolom naprezanja i deformacija, itd. Teško je ispuniti visoke zahteve za pouzdanost lakih legura. legure, a postoji veliki jaz u odnosu na međunarodni nivo.