الوقت المقدر للقراءة: 12 دقيقة

مع تطور تكنولوجيا الليزر وسبائك الألومنيوم وتكنولوجيا البحث والتطوير. قم بإجراء البحوث الأساسية حول تكنولوجيا تطبيق اللحام بالليزر ذي سبائك الألومنيوم. تطوير تكنولوجيا لحام بالليزر لسبائك الألومنيوم جديدة ، وتوسيع نطاق تطبيق هيكل اللحام بالليزر لسبائك الألومنيوم بشكل أكثر فاعلية. وذلك لفهم لحام سبائك الألومنيوم بالليزر. حالة التطبيق واتجاه تطوير التكنولوجيا لهما أهمية خاصة.

طريقة اللحام بالليزر

سبائك الألومنيوم عالية القوة لديها قوة محددة عالية ، وصلابة محددة ، ومقاومة جيدة للتآكل ، وأداء معالجة ، وخصائص ميكانيكية. لقد أصبحت مادة معدنية لا غنى عنها في التصنيع خفيف الوزن للفضاء ، وبناء السفن ، ومجالات النقل الأخرى. من بينها الطائرات الأكثر استخدامًا. . تتمتع تكنولوجيا اللحام بمزايا فريدة في تحسين معدل استخدام المواد الإنشائية. تقليل الوزن الإنشائي ، وتحقيق تصنيع منخفض التكلفة للبنى الشاملة للمواد المعقدة وغير المتشابهة. من بينها ، تعد تكنولوجيا اللحام بالليزر المصنوعة من سبائك الألومنيوم نقطة ساخنة جذبت الكثير من الاهتمام.

بالمقارنة مع طرق اللحام الأخرى ، يتميز اللحام بالليزر بمزايا التسخين المركز. ضرر حراري صغير ، نسبة أبعاد كبيرة لدرزة اللحام ، وتشويه بسيط في اللحام. عملية اللحام سهلة التكامل والتلقائية والمرنة ، ويمكن أن تحقق اللحام عالي السرعة وعالي الدقة. مناسب للحام عالي الدقة للهياكل المعقدة.

1. CO₂ ليزر غاز

وسيط العمل هو أول أكسيد الكربون₂ الغاز ، ويتم إخراج الليزر بطول موجة 10.6 ميكرومتر. وفقًا لهيكل الإثارة بالليزر ، يتم تقسيمه إلى نوعين: التدفق العرضي والتدفق المحوري. على الرغم من أن الطاقة الناتجة من ثاني أكسيد الكربون عبر التدفق₂ وصل الليزر إلى 150 كيلو وات ، وجودة الحزمة رديئة وغير مناسبة للحام ؛ ثاني أكسيد الكربون المحوري₂ يتمتع الليزر بجودة شعاع جيدة ويمكن استخدامه في لحام سبائك الألومنيوم بانعكاس الليزر العالي.

2. ليزر الحالة الصلبة YAG

وسيط العمل هو الياقوت ، والزجاج النيوديميوم ، وعقيق الألومنيوم الإيتريوم المشبع بالنيوديميوم ، وما إلى ذلك ، ويبلغ الطول الموجي الناتج 1.06 ميكرون ليزر. ليزر YAG أسهل في امتصاصه بواسطة المعدن من ثاني أكسيد الكربون₂ الليزر وأقل تأثراً بالبلازما. إنه نقل الألياف الضوئية ، عملية اللحام المرنة ، وإمكانية الوصول إلى موضع اللحام الجيد. إنه حاليًا الليزر الرئيسي لحام هياكل سبائك الألومنيوم.

3. الليزر الليفي YLR

إنه نوع جديد من الليزر تم تطويره بعد عام 2002. يستخدم الألياف الضوئية كمادة مصفوفة ، مخدر بأيونات أرضية نادرة مختلفة ، ويبلغ مدى الطول الموجي الناتج حوالي 1.08 ميكرومتر. إنه أيضًا نقل الألياف الضوئية. أحدث ليزر الألياف ثورة في استخدام هيكل الألياف مزدوج الغلاف ، مما يزيد من طول المضخة ويحسن من كفاءة المضخة ، وبالتالي يزيد بشكل كبير من الطاقة الناتجة من ألياف الليزر. بالمقارنة مع ليزر YAG ، على الرغم من ظهور ليزر الألياف YLR لاحقًا ، إلا أنه يتميز بالحجم الصغير وتكلفة التشغيل المنخفضة وجودة الحزمة العالية وما إلى ذلك ، كما أن طاقة الليزر التي تم الحصول عليها عالية.

ملامح لحام سبائك الألومنيوم بالليزر

بالمقارنة مع اللحام بالانصهار التقليدي ، فإن اللحام بالليزر لسبائك الألومنيوم له تسخين مركّز ، ونسبة أبعاد كبيرة لدرز اللحام ، وتشوه صغير لهيكل اللحام ، ولكن هناك بعض أوجه القصور. باختصار ، هم:

1. القطر الصغير لنقطة التركيز بالليزر يؤدي إلى متطلبات عالية للحام ودقة التجميع لقطع العمل. بشكل عام ، يجب أن تكون فجوة التجميع ومقدار المحاذاة الخاطئة أقل من 0.1 مم أو 10% من سماكة اللوحة ، مما يزيد من صعوبة تنفيذ هيكل لحام ثلاثي الأبعاد معقد ؛

2. حيث أن انعكاسية سبائك الألومنيوم لليزر تصل إلى 90% في درجة حرارة الغرفة. يتطلب اللحام بالاختراق العميق لسبائك الألومنيوم ليزرًا عالي الطاقة. تظهر الأبحاث التي أجريت على اللحام بالليزر لصفائح الألمنيوم أن اللحام بالاختراق العميق لسبائك الألومنيوم. يعتمد ذلك على العتبات المزدوجة لكثافة طاقة الليزر وطاقة الخط. تعمل كثافة طاقة الليزر وطاقة الخط معًا على تقييد سلوك البركة المنصهرة أثناء عملية اللحام. وتعكس في النهاية خصائص تشكيل اللحام. أعلاه ، يمكن تقييم عملية تحسين اللحامات الكاملة الاختراق من خلال نسبة العودة إلى العرض لمعلمات تشكيل اللحام المميزة ؛

3. سبائك الألومنيوم لديها نقطة انصهار منخفضة وسيولة جيدة للمعدن السائل. ينتج تبخيرًا معدنيًا قويًا تحت تأثير ليزر عالي الطاقة. يؤثر بخار المعدن / سحابة بلازما الصور المتكونة من تأثير الفتحة الصغيرة أثناء عملية اللحام على طاقة الليزر لسبائك الألومنيوم. يتسبب امتصاص الكروم في عدم استقرار عملية اللحام بالاختراق العميق. اللحام عرضة للعيوب مثل المسام ، وانهيار السطح ، والتقويض ، وما إلى ذلك ؛

4. اللحام بالليزر له سرعة تسخين وتبريد سريعة. صلابة اللحام أعلى من صلابة القوس. ومع ذلك ، بسبب احتراق عناصر السبائك في اللحام بالليزر لسبائك الألومنيوم. مما يؤثر على تأثير تقوية السبيكة ، لا تزال هناك مشكلة تليين في لحام سبائك الألومنيوم. مما يقلل من وصلات لحام سبائك الألومنيوم. الخضوع ل. لذلك ، فإن المشكلة الرئيسية في اللحام بالليزر لسبائك الألومنيوم هي التحكم في عيوب اللحام وتحسين أداء الوصلات الملحومة.

تكنولوجيا التحكم في عيوب اللحام بالليزر لسبائك الألومنيوم

تحت تأثير الليزر عالي الطاقة ، تتمثل العيوب الرئيسية في اللحام العميق لسبائك الألومنيوم في المسام وانهيار السطح والتقويض. من بينها ، يمكن تحسين عيوب انهيار السطح وتقويضه عن طريق لحام حشو الأسلاك بالليزر أو اللحام الهجين بقوس الليزر ؛ السيطرة على عيب الثغور أكثر صعوبة.

تظهر نتائج الأبحاث الحالية ما يلي: هناك نوعان من المسام المميزة في اللحام بالاختراق العميق لسبائك الألومنيوم. الأول هو المسام المعدنية ، وهي عبارة عن مسام هيدروجين ناتجة عن تلوث المواد أو تسرب الهواء أثناء عملية اللحام ، مثل اللحام بالصهر القوسي ؛ والآخر عبارة عن عملية تحدث المسام بسبب التقلبات غير المستقرة للثقوب الصغيرة المتأصلة في عملية اللحام بالاختراق العميق بالليزر.

في عملية اللحام بالاختراق العميق بالليزر ، غالبًا ما يتأخر الثقب الصغير عن حركة الحزمة بسبب التأثير اللزج للمعدن السائل. يتأثر قطرها وعمقها بالبلازما / بخار المعدن وتتقلب. مع حركة الشعاع وتدفق معدن البركة المنصهر ، الفتحة في اللحام الاختراق العميق ، تظهر الفقاعات عند طرف الفتحة الصغيرة بسبب التدفق المعدني للمسبح المنصهر ، بينما في اللحام العميق الاختراق الكامل ، تظهر الفقاعات عند الخصر في منتصف الفتحة الصغيرة. تهاجر الفقاعات وتتدحرج مع تدفق المعدن السائل ، أو تهرب من سطح البركة المنصهرة ، أو يتم دفعها مرة أخرى إلى ثقوب صغيرة. عندما يتم ترسيخ الفقاعات بواسطة البركة المنصهرة والتقاطها بواسطة الواجهة المعدنية ، فإنها تصبح مسام اللحام.

من الواضح أن المسام المعدنية يتم التحكم فيها بشكل أساسي عن طريق التحكم في معالجة السطح قبل اللحام وحماية معقولة من الغاز أثناء اللحام. مفتاح معالجة المسام هو ضمان استقرار الثقوب الصغيرة في عملية اللحام بالاختراق العميق بالليزر. وفقًا لبحث تكنولوجيا اللحام بالليزر المحلي ، يجب أن يأخذ التحكم في المسامية في اللحام بالاختراق العميق لسبائك الألومنيوم في الاعتبار بشكل شامل الروابط المختلفة قبل اللحام وعملية اللحام ومعالجة ما بعد اللحام. باختصار ، هناك العمليات الجديدة والتقنيات الجديدة التالية.

1. طريقة معالجة ما قبل اللحام

تعتبر المعالجة السطحية قبل اللحام طريقة فعالة للتحكم في المسام المعدنية في اللحام بالليزر لسبائك الألومنيوم. عادة ، تشمل طرق معالجة الأسطح التنظيف الفيزيائي والميكانيكي والتنظيف الكيميائي. في السنوات الأخيرة ، ظهر أيضًا تنظيف الصدمات بالليزر ، مما سيزيد من تحسين أتمتة اللحام بالليزر.

2. التحكم في تحسين استقرار المعلمة

عادةً ما تتضمن معلمات عملية اللحام بالليزر لسبائك الألومنيوم بشكل أساسي طاقة الليزر ، وكمية إلغاء التركيز ، وسرعة اللحام ، وتكوين ومعدل التدفق لحماية الغاز. لا تؤثر هذه المعلمات فقط على التأثير الوقائي لمنطقة اللحام. ولكنها تؤثر أيضًا على استقرار عملية اللحام بالاختراق العميق بالليزر ، مما يؤثر على مسام اللحام. من خلال اللحام بالاختراق العميق لألواح سبائك الألومنيوم ، وجد أن استقرار اختراق الفتحة الصغيرة يؤثر على استقرار البركة المنصهرة. وهو ما سيؤثر بدوره على تشكيل اللحام ويسبب عيوبًا في مسام اللحام ، ويرتبط استقرار اللحام بالاختراق العميق بالليزر بمطابقة كثافة طاقة الليزر وحجم الخط ، لذلك فهو إجراء فعال للتحكم الفعال في مسامية سبائك الألومنيوم التماس اللحام بالليزر لتحديد معلمات عملية تشكيل اللحام المعقولة والمستقرة.

تظهر نتائج البحث حول خصائص التشكيل للاختراق الكامل واللحام المستقر أن نسبة عرض الجزء الخلفي من اللحام إلى عرض سطح اللحام (نسبة العرض الخلفي للحام) هي تستخدم لتقييم تشكيل واستقرار لحام صفائح الألمنيوم. عندما تتوافق كثافة طاقة الليزر في اللحام بالليزر للوحة الرقيقة بشكل معقول مع طاقة الخط ، يمكن ضمان نسبة معينة من عودة اللحام إلى العرض ، ويمكن التحكم في مسام اللحام بشكل فعال.

3. لحام ليزر مزدوج البقعة

يشير اللحام بالليزر مزدوج البقعة إلى عملية اللحام التي يعمل فيها حزمتان من أشعة الليزر المركزة على نفس البركة المنصهرة في نفس الوقت. في عملية اللحام بالاختراق العميق بالليزر ، يعد الإغلاق الفوري لغلق الغاز في الفتحة الصغيرة في البركة المنصهرة أحد الأسباب الرئيسية لتشكيل مسام اللحام. عند استخدام اللحام بالليزر ذو البقعة المزدوجة ، بسبب عمل مصدري الضوء ، فإن الفتحة الكبيرة للفتحة الصغيرة تساعد على هروب البخار المعدني الداخلي ، كما أنها مفيدة أيضًا لاستقرار الفتحة الصغيرة ، وبالتالي تقليل مسامية اللحام. أظهرت الأبحاث التي أجريت على اللحام بالليزر لسبائك الألومنيوم A356 و AA5083 و 2024 و 5A90 أن اللحام بالليزر مزدوج النقطة يمكن أن يقلل بشكل كبير من مسام اللحام.

4. اللحام الهجين بقوس الليزر

اللحام الهجين بقوس الليزر هو طريقة لحام يتم فيها تطبيق الليزر والقوس على نفس البركة المنصهرة. بشكل عام ، الليزر هو مصدر الحرارة الرئيسي ، ويتم استخدام التفاعل بين الليزر والقوس لزيادة اختراق اللحام بالليزر وسرعة اللحام ، وتقليل دقة تجميع اللحام. استخدام سلك حشو للتحكم في هيكل وأداء الوصلة الملحومة ، والتأثير الإضافي للقوس لتحسين ثبات ثقب اللحام بالليزر ، مما يساعد على تقليل مسام اللحام. في عملية اللحام الهجين بقوس الليزر ، يؤثر القوس على بخار المعدن / سحابة البلازما الناتجة عن عملية الليزر ، وهو أمر مفيد لامتصاص المادة لطاقة الليزر واستقرار الفتحة الصغيرة. نتائج بحث اللحام بالليزر سبائك الألومنيوم اللحام الهجين القوسي كما أكد تأثيره.

5. لحام ألياف الليزر

ينشأ تأثير الثقب لعملية اللحام بالاختراق العميق بالليزر من التبخر القوي للمعدن تحت تأثير الليزر. ترتبط قوة بخار تبخير المعادن ارتباطًا وثيقًا بكثافة طاقة الليزر وجودة الحزمة. والذي لا يؤثر فقط على عمق اختراق اللحام بالليزر ولكنه يؤثر أيضًا على ثبات الفتحة الصغيرة. أظهر البحث الذي تم إجراؤه على ليزر الألياف عالية الطاقة الفولاذي المقاوم للصدأ SUS304 أن البركة المنصهرة كانت ممدودة أثناء اللحام عالي السرعة. تم قمع الترشيش ، وكان تذبذب الحفرة الصغيرة مستقرًا. لم يكن هناك جيل فقاعات عند طرف الحفرة الصغيرة.

عندما يتم استخدام ليزر الألياف في اللحام عالي السرعة لسبائك التيتانيوم وسبائك الألومنيوم. يمكن الحصول على نفس اللحامات بدون مسامية. بحث ألين حول تقنية التحكم في غاز التدريع للحام بالليزر بألياف التيتانيوم. لقد أظهر أن التحكم في موضع غاز حماية اللحام يمكن أن يمنع الغاز من التورط. تقليل وقت إغلاق الفتحة ، وتثبيت فتحة اللحام ، وتغيير سلوك التصلب لحوض السباحة المنصهر ، وبالتالي تقليل مسامية اللحام.

6. اللحام بالليزر النبضي

بالمقارنة مع اللحام بالليزر المستمر ، يتبنى خرج الليزر خرج نابض ، والذي يمكن أن يعزز التدفق الدوري والمستقر للمسبح المنصهر ، مما يساعد على هروب الفقاعات في البركة المنصهرة ويقلل من مسام اللحام. يوضح التأثير على مسامية وأداء اللحامات من الفولاذ المقاوم للصدأ SUS 304L وسبائك درجة الحرارة المرتفعة Inconel 690 أنه: بالنسبة للحام بالليزر النبضي ذو الموجة المربعة ، عندما تكون الطاقة الأساسية 1700 واط ، كلما زادت سعة النبض P ، تقل مسامية اللحام. من بينها ، تم تقليل مسامية الفولاذ المقاوم للصدأ من 2.1% إلى 0.5% ، وتم تقليل مسامية السبائك الفائقة من 7.1% إلى 0.5%.

تكنولوجيا المعالجة المركبة بعد اللحام

في التطبيقات الهندسية الفعلية ، حتى لو تم إجراء معالجة السطح الصارمة قبل اللحام ، فإن عملية اللحام تكون مستقرة ، وسوف ينتج عن اللحام بالليزر بسبائك الألمنيوم حتماً مسام اللحام. لذلك ، من المهم جدًا استخدام علاج ما بعد اللحام لإزالة المسام. . يتم حاليًا تعديل هذه الطريقة بشكل أساسي في اللحام. تعد تقنية الضغط المتساوي الساكن على الساخن إحدى الطرق للقضاء على المسامية الداخلية ومسامية الانكماش في مصبوبات سبائك الألومنيوم. يتم دمجه مع المعالجة الحرارية للضغط بعد اللحام بالليزر لسبائك الألومنيوم لتشكيل عملية مركبة تتكون من الضغط المتساوي الساخن والمعالجة الحرارية لمكونات اللحام بالليزر لسبائك الألومنيوم. مما يقضي على كل من مسام اللحام تعمل على تحسين أداء المفصل.

نظرًا لخصائص سبائك الألومنيوم ، لا تزال هناك العديد من المشكلات في تطبيق اللحام بالليزر عالي الطاقة والتي تحتاج إلى دراسة متعمقة. المشكلة الرئيسية هي التحكم في عيوب مسام اللحام وتحسين جودة اللحام. يجب أن يأخذ التحكم الهندسي في المسامية في اللحام بالليزر لسبائك الألومنيوم في الاعتبار جميع الجوانب بشكل شامل. وهي تشمل اللحام ، وعملية اللحام ، ومعالجة ما بعد اللحام ، وذلك لتحسين ثبات عملية اللحام. تم اشتقاق العديد من التقنيات والعمليات الجديدة من هذا ، مثل التنظيف بالليزر قبل اللحام. تحسين التحكم في نسبة العرض إلى الخلف لمعامل عملية اللحام ، اللحام بالليزر ثنائي الحزمة ، اللحام الهجين بقوس الليزر ، اللحام بالليزر النبضي ، اللحام بالليزر الليفي.

آلة لحام الليزر للبيع