Geleneksel kaynak yöntemleriyle karşılaştırıldığında,lazer kaynağıDüşük ısı girişi, hızlı kaynak hızı, küçük ısıdan etkilenen bölge gibi önemli avantajlara sahiptir.
Son yıllarda lazer kaynak yöntemi otomotiv, gemi inşa, nükleer enerji ve havacılık sektörlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır.
Havacılık endüstrisi ve diğer yüksek teknoloji endüstrilerinde giderek daha yaygın olarak kullanılan ve komple ekipman setlerinin maliyetinin düşmesiyle birlikte, günlük donanım tedarikinde de bu teknolojiye olan talep artmaktadır.
Ve yaşamla ilgili diğer uygulamalar da hızla büyümeye başladı. Ancak aynı zamanda, tek lazer kaynağının da bazı dezavantajları var.
Giderek çeşitlenen ihtiyaçları karşılayamıyor: Birincisi, kaynak montaj boşluğu gereksinimlerinde tek lazer kaynağı çok katı,
Genellikle 0,2 mm'den daha küçük bir boşluk olması gerekir, aksi takdirde iyi bir bağlantı sağlamak zorlaşır; İkinci olarak,tek lazer kaynağıkaynak çatlaklarına karşı oldukça hassastır.
Kaynak çatlamasına neden olmak çok kolaydır ve çatlak oluşumunu kontrol etmek için kaynak bileşimi ayarlanamaz; Üçüncüsü, tek
Lazer kaynağı, kalın levhaların kaynaklanmasında ultra yüksek güçlü lazerler gerektirir ve kaynak nüfuz etme yeteneği tamamen lazerin gücüne bağlıdır.
Kaynak kalitesi tam olarak garanti edilemez.
Çeşitli endüstrilerin gelişim ihtiyaçlarını karşılamak amacıyla lazer kaynak yöntemleri de geliştirilmiş ve bu makalede olduğu gibi ilgili gelişmeler yaşanmıştır.
Lazer tel dolgu kaynağı ve diğer kaynak yöntemleri açıklanmıştır. Lazer tel dolgu kaynağı, tek lazer kaynağı temel alınarak geliştirilmiştir.
Tek lazer kaynağına kıyasla belirgin avantajları vardır:
①Kaynak teli kaynak işlemine eklendiğinden, kaynak havuzundaki metal miktarı büyük ölçüde artar ve köprüleme sağlanabildiğinden, iş parçasının montaj gereksinimleri önemli ölçüde azalır.
Daha geniş bir kaynak aralığıyla bağlantı kurun ve kaynağı daha dolgun hale getirin;
Kaynak telinin bileşimi, kaynak ekleminin ana malzemesinin bileşiminden farklı olduğu için, kaynak bölgesinin mikroyapı özellikleri kontrol edilebilir.
Tel kaynak havuzuna kaynaştırıldıktan sonra, katılaşma sürecini ve mikro yapının oluşumunu kontrol etmek için kaynak havuzunun kalitesi, bileşimi ve oranı ayarlanabilir.
(3) Hat enerjisi girişi küçüktür, ısıdan etkilenen bölge ve termal deformasyon küçüktür, bu da sıkı deformasyon gereksinimlerine sahip iş parçasının kaynaklanması için çok elverişlidir;
④Kaynak işlemine kaynak teli eklendiği için, daha kalın malzemelerin daha düşük lazer gücüyle kaynaklanması mümkün olur ve böylece çoklu kaynak işlemi gerçekleştirilebilir.
Kaynak havuzundaki metal önemli ölçüde genişleyecek, böylece kaynak eklemi açılarak kaynak parçasının gerçek boyutu küçültülebilecektir.
Lazer kaynak kalınlığının belirlenmesi ve ardından çok kanallı lazer tel kaynağıyla kalın levha malzemelerin kaynaklanmasının gerçekleştirilmesi.
Lazer tel kaynağı ve lazer tel kaynağı arasındaki fark
Şekil 1'de lazer tel dolgu kaynağının şekli gösterilmektedir; bu şekil, Şekil 2'de gösterilen lazer tel dolgu lehimlemesinden farklıdır. Her iki kaynak yönteminin temel unsurları şunlardır:
Tutarlı bir şekilde, lazer ışını, kaynak teli, kaynak parçaları ve koruyucu gazdan oluşur; gerçek ihtiyaçlara göre eklenip eklenmeyeceğine karar verilir.
Başlıca ekipmanlar arasında tel besleme makinesi, kaynak makinesi, tel dolgu kaynak tabancası başlığı, kaynak başlığı ve yüksek güçlü lazer bulunmaktadır.
Şekil 1 Lazer tel füzyon kaynağı
Şekil 2 Lazer tel lehimleme
İki kaynak yönteminin dış görünüşlerinde temelde bir fark olmamasına rağmen, özünde önemli bir fark vardır. Lazer tel kaynağında,
Lazer genellikle Şekil 3'te gösterildiği gibi yüksek güçlü bir fiber lazer kullanır; lazer sadece kaynak teli gerektirmez, aynı zamanda ana metali eritmesi de gerekir.
Lazer derin kaynak yöntemiyle elde edilen özel delik etkisi, ana metal üzerinde derin bir erime havuzu oluşturarak kaynak telinin bileşiminin ana metalin metal bileşimiyle tamamen karışmasını sağlar.
Yeni bir hibrit erimiş havuz oluşur ve bu hibrit erimiş havuzun element bileşimi, oranı ve kalitesi, kaynak teli ve ana malzemeninkinden daha büyüktür.
Bu nedenle, kaynak verimliliğini artırmak amacıyla, ana malzemenin kendi performans kusurlarına göre kaynak işlemine uygun kaynak teli eklenebilir.
Görsel açıdan bakıldığında, kaynak işleminin çatlama direnci, yorulma direnci, korozyon direnci, aşınma direnci ve diğer yönleri kasıtlı olarak iyileştirilmiştir.
Ayrıca, lazer tel kaynağı, küçük delik etkisiyle derin nüfuzlu kaynak elde edilebildiği için çok kanallı istifli kaynak olarak da kullanılabilir.
Kaynak dikişinin alt iki katmanının tam kaynaşması, kaynaşmama gibi ciddi kusurları önler ve bu sayede kalın bağlantıların kaynaklanabilmesini sağlar.
Ne zamanlazer teliLehimleme işleminde, Şekil 4'te gösterildiği gibi, genellikle yüksek güçlü bir yarı iletken lazer kullanılır.
Kaynak telinde, lazerin çok küçük bir miktarı kaynağa etki ederek kaynak yüzeyinde az miktarda metali eritir ve erime havuzu neredeyse tamamen erir.
Kaynak teli şekillendirildiğinden, kaynak performansı esas olarak kaynak telinin ve kaynak noktasındaki erimiş kaynak telinin elementel bileşimine ve oranına bağlıdır.
Lazer tel lehimlemenin temel amacı, kaynak bağlantısının belirli bir bağlantı mukavemetine ulaşmasını sağlamaktır.
Ayrıca, sızdırmazlık ve lazer tel lehimleme çok kanallı istifli kaynak yapılamaz; kaynağın üst ve alt iki katmanı temelde sağlam olamaz.
Artık tamamen ve etkili bir şekilde kaynaşmış olan bağlantının mekanik özellikleri çok zayıf.
Lazer tel kaynağının uygulama alanı
Lazer tel dolgu kaynak teknolojisinin gelişmesi ve lazer güç limitinin artmasıyla birlikte, uygulama alanı da genişlemektedir.lazer tel dolgu kaynağı
Özellikle aşağıdaki yönlerde giderek daha kapsamlı hale geliyor:
Alüminyum alaşımının lazer tel kaynağı
Genel olarak, alüminyum alaşımının kendisi lazere karşı yüksek yansıtıcılığa ve yüksek ısı iletkenliğine sahip olduğundan, alüminyum alaşımı lazer kaynağı ile kaynaklanır.
Lazer gücünün yüksek olması durumunda, alüminyum alaşımlarındaki düşük kaynama noktalı elementlerin (Mg, Zn vb.) ciddi buharlaşma ve yanma kayıplarına yol açacaktır.
Aynı zamanda, erimiş metal havuzunun düşük yüzey gerilimi, kaynağın katılaşma özelliklerini etkiler ve bu nedenlerden dolayı alüminyum alaşımlarının lazer kaynağı ile birleştirilmesi mümkün olur.
Kaynak bağlantılarının zayıf mekanik özellikleri, kötü kaynak oluşumu, gözeneklilik ve çatlaklar gibi birçok sorun ciddi boyutlardadır. Bunun yerine, teli doldurmak için lazer kullanılır.
Alüminyum alaşımının kaynaklanması bu sorunları önemli ölçüde iyileştirecektir:
①Lazer tel kaynağı, kaynak yüzeyindeki çukurluğu iyileştirerek kaynak kalitesini etkin bir şekilde artırabilir.Tip ve kaynak işlemi sırasında oluşan sıçrama azdır;
②Kaynak telinin eklenmesi, kaynakta bulunan silindirik kristallerin kristal yönelimini etkilemekle kalmaz, aynı zamanda kaynağı da seyreltir.Çekirdek sütunlu kristalin göreceli büyümesiyle oluşan kristal arayüz, kaynak oluşumunu iyileştirir ve ayrıca malzemenin lazeri emme oranını da artırır.
Erime genişliğinin artmasıyla mikro sertlik hafifçe azalır ve optimize edilmiş işlem parametreleri altında birleşme yerinin çekme dayanımı ve uzaması önemli ölçüde artar.
İyileştirme; (3) Uygun işlem parametreleriyle kaynak yapıldığında belirgin iç kusurlar, HV60 veya daha yüksek mikro sertlik ve eklem HAZ elde edilemeyebilir.
Kaynak bölgesinde belirgin bir yumuşama gözlenmemekte olup, çekme testi sırasında kırılma ana malzeme bölgesinde meydana gelmektedir.
Farklı metallerin lazer tel kaynağı
Bazı zorlu çalışma ortamlarında veya maliyet hususlarında, bir iş parçasının birden fazla yönünün aynı anda elde edilmesi genellikle gereklidir.
Korozyon direnci, yüksek özgül mukavemet, ısı direnci, aşınma direnci, yüksek iletkenlik, iyi ısı dağılımı gibi özel özelliklere sahip olsalar da, büyük çoğunluğu bu özelliklere sahip değildir.
Metal malzemeler aynı anda birden fazla belirgin özel özelliğe sahip olamaz ve özel özelliklere sahip metal malzemeler genellikle
Nadir ve pahalı oldukları için büyük miktarlarda kullanılamazlar; bu nedenle, etkili bir bağlantı sağlamak için özel özelliklere sahip çeşitli malzemeler üretebilirseniz, o zaman...
Kullanım gereksinimlerini karşılayabilir. Farklı metal malzemelerin fiziksel ve kimyasal özelliklerindeki farklılık genellikle büyüktür ve bu, kaynak işleminde kaçınılmazdır.
Kaynak bağlantılarının performansını büyük ölçüde etkileyen intermetalik bileşiklerin oluşumu, kırılgan intermetalik bileşiklerin oluşmasını çok kolaylaştırır ve kaynağın kolayca kopmasına neden olur.
Farklı metallerin birleştirilmesinde tek bir lazerin doğrudan kullanılması çok zordur ve işlem kararlılığının kontrolü de güçtür.
Tekrar üretmede zorluk. Çok sayıda bilim insanı ve uzman, lazer tel kaynağının farklı metallerin kaynaklanması için nispeten iyi olduğunu ve uygun bir seçim olduğunu tespit etmiştir.
Dolgu teli, bir dereceye kadar intermetalik bileşiklerin oluşumunu engelleyebilir ve kaynaklı bağlantıların mekanik özelliklerini önemli ölçüde iyileştirebilir.
Performans:
①Uygun işlem parametreleri altında, lazer tel dolgu kaynağı ile kaynaklanmış Mg/Cu bindirme birleşimi başarılı bir şekilde oluşturulabilir.Belirli bir dayanım seviyesine sahip farklı metallerin birleşim yerlerinin maksimum kesme dayanımı 164,2 MPa'ya ulaşabilir; bu da magnezyum alaşımlı ana metalin dayanımının %64'üne denk gelir.
② Alüminyum/titanyum bindirme ve alın kaynaklarının kaynaklanması incelenmiş ve dikdörtgen ışık noktası kullanıldığında kaynak işleminin kararlı ve düzgün olduğu gösterilmiştir.Güzel görünüm, geniş işlem parametreleri yelpazesi, yüksek kaynak kalitesi, maksimum çekme dayanımı alüminyum alaşımlı ana metalin %94'üne ulaşır;Kaynak şekillendirmesini iyileştirin.Yatak görevi gören iş parçalarında, kaynak çökerse etkin kalınlığı azalır ve kaynak sıkışması durumunda mekanik özellikleri düşer.
Bu durum, kaynak kenarında gerilim yoğunlaşmasına ve mekanik özelliklerin azalmasına yol açacaktır. Görünüm gereksinimleri olan iş parçaları için, kaynak çökerse sorun yaratabilir.
Kaynak kenarının takılması veya ısırılması ciddi görsel etkiye sahip olabilir ve kabul edilemez. Kaynağın tam olması için lazer tel kaynağı kullanılır.
Bu çok iyi bir yöntemdir, çünkü kaynak teli erimiş havuza kaynaştırılır, bu da erimiş havuzun hacmini etkili bir şekilde artırır ve böylece kaynağın tam olmasını sağlar.
Isırma kenarı kusuru.
Geniş birleşim boşluğuna sahip iş parçası için (genellikle≥(0,3 mm) kalınlığındaki lazer kaynak yöntemiyle etkili bağlantı sağlamak zordur ve yalnızca dolgu yapılabilir.
Ek malzeme kaynak boşluğunu doldurabilir, bu nedenle lazer tel kaynağı çok etkili bir çözümdür.
Dar aralıklı köşe kaynağı
Dar aralıklı lazer tel dolgu kaynağı, küçük ve orta güçlü lazerler kullanarak orta ve kalın plakaların etkili bir şekilde kaynaklanmasını sağlayabilir; bu, sadece kaynak işlemine ekleme yapmakla kalmaz.
Kaynak metalinin bileşimini ve yapısını değiştirmek, kaynaklı birleşimin genel performansını iyileştirmek ve aynı zamanda tek lazer kaynak eğimini geliştirmek için tel kullanılır.
Ağız açıklığının uyarlanabilirliği ve hata toleransı, kaynak bölgesinin ısıdan etkilenme alanının dar olması ve kaynaklı eklemin geriliminin de düşük olması, büyük bir çalışma avantajı sağlamaktadır.
Bu nedenle, son yıllarda birçok uzman ve akademisyen bu konuyla ilgili araştırmalar yürütmüştür:
①Dar aralıklı lazer teli kullanılarak çok kanallı doldurmaKaynak yöntemiyle 40 mm kalınlığında Q345D denizcilik çelik levhası kaynaklanmıştır; sonuçlar, uygun kaynak işlemi parametrelerinin iyi bir şekil elde etmek için kullanılabileceğini göstermektedir.
Kaynaklı birleşim yerinde gözenek bulunmaz, kaynaşmama gibi kusurlar yoktur, kaynak merkezinin darbe dayanımı iyidir ve kaynak bölgesinin çekme dayanımı ana malzemeninkinden daha yüksektir;
②50 mm kalınlığındaki rotor çeliği, dar aralıklı lazer tel dolgulu çok geçişli kaynak yöntemiyle kaynaklandı ve sonuçlar kaynak işlemi parametrelerinin uygun olduğunu gösterdi.
İyi bir şekillendirme sağlanabilir, yan duvar kaynaşmaması gibi kusurlar bulunmaz, bağlantının darbe dayanıklılığı azalır ancak çekme dayanımı ana malzemeden daha yüksektir.
Odun;③20 mm kalınlığındaki 5083 alüminyum alaşımının dar aralıklı lazer tel dolgu kaynağı incelenmiş ve sonuçlar uygun kaynak proses parametrelerini göstermiştir.
Daha az gözenekli ve kaynaşmama gibi kusurları olmayan kaynaklı bir birleştirme elde edilebilir.
Uygulama örnekleri ve ekipman ve proses parametre önerileri
1. Uygulama örnekleri
Kaynak şekillendirmesini iyileştirin
Gereksinimler: 1 mm ve 3 mm paslanmaz çelik kaynak, kaynak dikişinde gözenek olmaması ve kalıbın iyi olması gerekmektedir.
Ekipman: RFL-C4000 (fiber çekirdek çapı 200)μm), tel besleyici, kaynak başlığı.
Tablo 5 Oluk şekli ve boyutu önerisi
Sonuçlar: Şekil 5'te gösterildiği gibi, kalıplama başarılıydı ve kaynak yerinde gözeneklilik yoktu.
Şekil 5 Kaynak oluşumu ve kesit morfolojisi
Dar aralıklı lazer tel dolgulu çok geçişli kaynak
Gereksinimler: 18 mm kalınlığında Q345 denizcilik çeliği levhanın kaynaklanması, daha az kaynak deliği gerektirmesi, kaynaşma olmaması, bağlantı çekme dayanımı.
Mukavemeti ana malzemeye göre daha yüksek ve kaynak şekli daha iyi.
Ekipman: RFL-C6000 (fiber çekirdek çapı 400)μm), tel besleyici, kaynak başlığı.
Proses parametreleri: Kaynak geçişi pahlanmalıdır, pahın boyutu Şekil 6'da gösterilmiştir ve diğer kaynak proses parametreleri Tablo 2'de gösterilmiştir.
Şekil 6 Oluk boyutu
Sonuçlar: Kalıplama başarılıydı, kaynaşmama sorunu yoktu ve kaynakta temel olarak gözeneklilik bulunmuyordu (Şekil 7'de gösterildiği gibi) ve çekme testi gerçekleştirildi.
Kaynak dikişinin ana malzemede kırıldığı kanıtlanmıştır; bu da kaynak dikişinin çekme dayanımının ana malzemeninkinden daha yüksek olduğunu göstermektedir.
ŞEKİL 7 Kaynak kesitinin metalografik diyagramı
2. Ekipman ve proses parametre önerisi
Kaynak şekillendirme ve kalitesini iyileştirin
Yaygın kullanılan malzemelerin alın kaynaklı lazer tel kaynağında, kaynak oluşumunu iyileştirmek için genellikle lazer ve fiber çekirdek çapının,
Kaynak başlığı, odak noktası çapının 0,4 mm ile 0,6 mm arasında olmasını sağlayacak şekilde yapılandırılmalı ve kaynak teli uygun kalitede seçilmelidir.
Diğer kaynak parametreleri Tablo 2 ve Tablo 3'te gösterilmiştir.
Dar aralıklı lazer tel dolgulu çok geçişli kaynak
Orta kalınlıktaki plakaların dar aralıklı lazer tel dolgulu çok geçişli kaynak işleminde, odak noktası çapının genellikle 0,6 mm ~ 1,0 mm olması önerilir.
Kaynak teli uygun kalitede seçilmeli, ayrıca kaynak oluğunun boyutu makul şekilde tasarlanmalı, oluk boyutu çok büyük olmamalıdır.
Aksi takdirde, kaynak içinde kaynaşmama sorunu kolayca oluşabilir ve genel olarak önerilen oluk boyutu Tablo 5'te gösterilmiştir; kaynak dikişi sayısı, birleşme yerinin maksimum büyüklüğüne göre belirlenmelidir.
Kalınlığı belirlemek için, ilk alt kaynak işleminde ekipmanın maksimum kaynak kapasitesinin kullanılması önerilir; her derinlikten sonra bir kaynak işlemi daha yapılır.
Genellikle 3 mm ~ 5 mm; her bir kaynak dikişi için kullanılan kaynak işlemi parametreleri ise, gereken kaynak derinliğine ve ne zaman yapılacağına bağlıdır.
Ön kaynak geçişinin genişliği belirlenir. Kaynak geçişinin genişliği daha büyük olduğunda, yan duvarın kaynaşmamasına neden olmamak için odak dışı bırakma miktarı orta derecede artırılmalıdır.
Yayın tarihi: 03-08-2025
