1. Cyflwyniad
Mae weldio laser mewn safle pwysig mewn gweithgynhyrchu diwydiannol gyda'i gywirdeb uchel a'i effeithlonrwydd uchel. Fodd bynnag, wrth geisio effeithlonrwydd weldio uwch a chysylltiad deunydd mwy trwchus, mae weldio laser pŵer traddodiadol - wedi dod ar draws tagfeydd. Mae plu plasma cryf, yn corddi pyllau tawdd yn dreisgar, a phoeri yn cyfyngu ar ehangu pellach ei gais. Yn y cyd -destun hwn, mae ymchwilwyr wedi troi eu sylw at amgylchedd proses arbennig - gwactod. Mae technoleg weldio laser gwactod yn cyfuno laserau pŵer uchel - gydag amgylcheddau pwysau - isel i gyflawni dyfnder treiddiad mwy. Gyda datblygiad cyflym laserau pŵer - yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae'r dechnoleg hon wedi arwain at fywyd newydd, gan ddangos gwerth ymchwil gwych a photensial cymhwysiad.
2. Cymhariaeth rhwng weldio laser gwactod a weldio laser
O'i gymharu â weldio laser traddodiadol mewn amgylchedd atmosfferig, bydd weldio laser mewn gwactod neu amgylchedd pwysau - isel yn cael newidiadau sylfaenol yn ei broses gorfforol a'i effaith weldio. Y fantais fwyaf arwyddocaol yw'r cynnydd sydyn yn nyfnder weldio. Mae llawer iawn o ddata arbrofol yn dangos, wrth i'r pwysau amgylchynol leihau, y bydd y dyfnder treiddiad weldio yn cynyddu'n sylweddol, ac o dan rai amodau, gall gyrraedd ddwywaith neu hyd yn oed yn fwy na dyfnder mewn amgylchedd atmosfferig. Mae gan y gwelliant hwn egwyl "pwysau critigol", fel arfer rhwng 0.1 kPa a 10 kPa. Pan fydd y pwysau amgylchynol yn is na'r trothwy hwn, bydd tuedd gynyddol y dyfnder treiddiad yn dirlawn neu hyd yn oed wedi gostwng ychydig. Felly, gall weldio laser gwactod gyflawni dyfnder treiddiad o tua 50 mm ar bŵer laser o 16 kW, sydd ymhell y tu hwnt i'r weldio yn yr amgylchedd atmosfferig ac yn cyrraedd lefel debyg i weldio trawst electron, ond mae'r radd gwactod gofynnol yn ddau orchymyn o faint yn is na dyfnder weldio trawst electron. Ar yr un pryd, mae geometreg y weld hefyd wedi'i optimeiddio'n fawr, gan ddod yn ddyfnach ac yn gulach, gan ffurfio morffoleg weldio dwfn a chyfochrog tebyg i weldio trawst electron. Mae'r effaith ddyfnhau hon yn arbennig o amlwg wrth weldio ar gyflymder isel i ganolig (tua 3.0 m/min neu lai), a phan fydd y cyflymder weldio yn fwy na 4 m/min, mae dylanwad y pwysau amgylchynol yn dod yn ddibwys.
Yn sylfaenol, mae'r amgylchedd gwactod yn datrys problem plu plasma mewn weldio laser pŵer traddodiadol -. Mewn weldio traddodiadol, bydd yr anwedd metel a gynhyrchir gan weithred laser a deunydd yn ffurfio plu plasma disgleirdeb - uchel, a fydd yn gwasgaru, yn plygu ac yn amsugno'r laser digwyddiad, gan ffurfio "effaith gysgodi", a thrwy hynny leihau'r egni effeithiol sy'n cyrraedd y darn gwaith ac yn effeithio ar y dyfnder toddi ac yn prosesu'r cyflenwad toddi. Mewn amgylchedd gwactod, wrth i'r pwysau amgylchynol ostwng o 101 kPa (pwysau atmosfferig), mae maint a disgleirdeb y plu plasma yn gostwng yn sydyn. Pan fydd y pwysau'n gostwng i 10 kPa, mae'r ffenomen cyfoledd a phoeri cryf yn diflannu yn y bôn; Pan fydd y pwysau'n cael ei ostwng ymhellach i 0.1 kPa, mae'r plu plasma bron yn llwyr wedi'i atal ac yn anweledig i'r llygad noeth. Mae diflaniad plasma yn golygu y gellir trosglwyddo'r egni laser i ddyfnder y darn gwaith yn fwy sefydlog ac effeithlon, gan wneud y broses weldio gyfan yn fwy sefydlog.
Mae'r gwelliant hwn yn sefydlogrwydd y broses yn cael ei adlewyrchu'n uniongyrchol wrth optimeiddio ymddygiad deinamig y pwll tawdd a'r twll clo, sydd yn y pen draw yn arwain at naid yn ansawdd weldio. Canfu arsylwadau camera cyflymder uchel -, o dan amodau gwactod, bod diamedr cyfartalog y fynedfa twll clo wedi gostwng, a daeth y pwll tawdd arwyneb yn gulach ac yn fwy sefydlog. X - Ray go iawn - Datgelodd arsylwadau amser ymhellach fod dyfnder y twll clo mewn gwactod wedi cynyddu'n sylweddol, a chynyddodd ongl gogwydd wal flaen twll clo. Mae llif twll clo mwy sefydlog a phwll tawdd yn lleihau diffygion weldio yn fawr fel pores a spatter a achosir gan gwymp twll clo neu amrywiadau treisgar yn y pwll tawdd, a thrwy hynny gael o ansawdd uwch, trwchus a heb fod yn {- weldiadau mandyllog.
3. Cymhwyso weldio laser gwactod
Yn seiliedig ar ei fanteision sylweddol o broses sefydlog, dim spatter ac ansawdd weldio uchel, er bod technoleg weldio laser gwactod yn dal i fod yng nghamau cynnar y cymhwysiad, mae wedi dangos potensial mawr mewn meysydd gweithgynhyrchu manwl gywirdeb galw - uchel fel y diwydiant modurol. Mae'n addas iawn ar gyfer cynhyrchu cydrannau powertrain modurol. Mae rhai sefydliadau ymchwil a chwmnïau yn yr Almaen wedi ei gymhwyso'n llwyddiannus i gynhyrchu màs cydrannau trawsyrru fel rheseli gêr planedol, fel y dangosir yn Ffigur 4. Trwy weldio laser gwactod, gellir cwblhau cysylltiad manwl gywirdeb cydrannau gêr â dyfnder treiddiad uchaf o 25 mm ar un adeg heb boeni am ocsidiad a spatter echdem gellir cael cymalau.
Yn ogystal, mae'r dechnoleg hon hefyd wedi cyflawni datblygiadau mawr ym maes weldio plât trwchus, gan agor ffordd newydd ar gyfer weldio plât trwchus effeithlon - ar gyfer weldio laser, a ddefnyddir yn draddodiadol yn bennaf ar gyfer strwythurau plât tenau. Mae weldio laser gwactod yn gallu weldio plât trwchus o ddeunyddiau amrywiol fel dur strwythurol, dur gwrthstaen, nicel - aloion wedi'u seilio ar, aloion titaniwm a hyd yn oed aloion copr. Mae ymchwil yn dangos, gyda phŵer laser o 16 kW, y gellir weldio plât dur S690QL 50 mm o drwch a nicel 38 mm - yn seiliedig ar aloi ar gyflymder isel ar yr un pryd, gyda ffurfiad weldio da. Mae'r gallu pwerus hwn yn ei alluogi i herio lleoliad weldio trawst electron yn uniongyrchol ym maes weldio plât trwchus, ac mae ganddo hefyd fanteision ychwanegol fel gofynion gwactod is a dim materion amddiffyn ymbelydredd pelydr x -.
Mae technoleg weldio laser gwactod i bob pwrpas yn goresgyn tagfeydd fel ymyrraeth plasma a phwll tawdd ansefydlog mewn weldio pŵer - traddodiadol trwy osod weldio laser mewn amgylchedd pwysau - isel. Mantais fwyaf sylweddol y dechnoleg hon yw y gall gynyddu treiddiad y weldio yn fawr, a all fel arfer gyrraedd mwy na dwywaith yn ôl yr amgylchedd atmosfferig, a ffurfio weldiadau dwfn a chyfochrog tebyg i weldio trawst electron, tra bod y radd gwactod ofynnol yn llawer is na mantais weldio trawst electron. Mae'r naid berfformiad hon yn ganlyniad i atal y plu plasma yn effeithiol gan yr amgylchedd gwactod, a thrwy hynny wella'r defnydd o ynni a sefydlogrwydd prosesau; Ar yr un pryd, mae'r twll clo mwy sefydlog ac ymddygiad deinamig pwll tawdd hefyd yn lleihau diffygion fel pores a spatter yn fawr, ac yn cael weldiadau o ansawdd uwch. Gyda'r manteision hyn, mae weldio laser gwactod wedi'i gymhwyso'n llwyddiannus i weithgynhyrchu manwl gywirdeb cydrannau powertrain modurol a weldio pasio sengl - o blatiau trwchus o ddeunyddiau amrywiol, gan ddangos y potensial i herio weldio trawst electron.
