Zwei Arten von Laserschweißgeräten, die Sie kennen sollten

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Laser-Arc-Hybrid-Schweißgerät und Prozessmodus

Die Laserhybridschweißtechnologie bezeichnet eine Hybridschweißtechnologie, die Laser- und andere Schweißverfahren kombiniert. Sein Vorteil besteht darin, dass es die Vorteile jedes Schweißverfahrens voll ausspielen und einige Mängel beseitigen kann. Da beispielsweise das Preis-Leistungs-Verhältnis beim Laserschweißen zu groß ist, können beim Tiefschweißen und Hochgeschwindigkeitsschweißen dicker Bleche, um den Einsatz teurer Hochleistungslaser zu vermeiden, Niederleistungslaser kombiniert werden beim konventionellen Schutzgasschweißen für das Verbundschweißen.

Laserschweißgerät

Laser-Arc-Hybrid-Schweißgeräte

Sobald das Laser-Lichtbogen-Hybridschweißen auftauchte, zog es die Aufmerksamkeit vieler Schweißer auf sich, so dass nacheinander F & E-Arbeiten durchgeführt wurden. Es gibt viele Formen von Laserlichtbogen-Hybridschweißgeräten. Abbildung 3.1 (a) zeigt das Laser-MIG/MAG-Hybridschweißsystem. Das Hybridschweißsystem besteht aus folgenden Teilen.

• Laser-MIG/MAG-Hybridschweißkopf, wie in Abbildung 1.1(b) gezeigt.
• MIG/MAG-Schweißsystem (einschließlich Stromversorgung, Drahtvorschubmechanismus und Schweißdrahtspule).
• Laser und sein Lichtleit-, Fokussierungs- und Übertragungssystem.
• Schweißroboter und seine Steuerbox.
• Fernbedienung.

Dazu kommen Schutzgas, Werkbank, Steuerung etc.

Der Hybrid Schweißen Kopf, auch Hybridschweißpistole genannt, ist ein Bauteil, das den Laserstrahl und die Lichtbogenwärmequelle kombiniert, wodurch die relative Position zwischen beiden flexibel eingestellt werden kann (z optische Filamente, die Abfolge von Lasern und Lichtbögen usw.), Die effektive Kopplung der beiden Wärmequellen ist ein wesentlicher Bestandteil der Hybridschweißausrüstung.

Laserschweißgerät

Kommerzielle Verbundschweißbrenner wurden auf den Markt gebracht, wie der koaxiale Verbundschweißbrenner von Mitsubishi Heavy Industries aus Japan und der einfach an den Roboter anschließbare Verbundschweißbrenner von Fronius aus Österreich [Abbildung 1.2 (a)], und der Forschung und Entwicklung des Fraunhofer Forschungsinstituts in Deutschland Laser-MIG-paraxialer Hybridschweißbrenner nach dem Prinzip der „integrierten Düse“ [Abbildung 1.2 (b)], der Schweißbrenner wird durch Rohre fest fixiert, und die Außenseite des Lasers und Lichtbogen wird durch eine kreisförmige wassergekühlte Kupferhülse geschützt. Der Winkel zwischen dem Laser und dem MIG-Schweißbrenner beträgt 15℃~30℃, er kann die beiden Wärmequellen nahe an das Maximum bringen, wodurch das Volumen der Verbundschweißpistole reduziert wird, die Verwendung der Schweißpistole flexibler wird und einfach zu realisierendes dreidimensionales automatisches Schweißen.

In addition to the conventional hybrid welding system, the researchers also developed a synchronous modulation laser-arc hybrid welding system (HybSy). The system has the following characteristics: laser arc control mechatronics, the process synergy is further expanded, the welding speed is faster, the application range of processing materials is wider, and the three-dimensional processing ability is stronger. The test results show that when surfacing 6mm thick medium-strength steel plates, Under the same process conditions, HybSy is 40% higher than conventional hybrid welding penetration.Laser Welding Device

Arbeitsmodus Laser-Lichtbogen-Hybridschweißen

Beim Laser-MIG-Hybridschweißen sind entsprechend den unterschiedlichen Wärmeeintragsverhältnissen der beiden Wärmequellen auch der physikalische Mechanismus und der Prozessmodus unterschiedlich. Entsprechend der Größe der Laserleistung beim Hybridschweißen kann das Laser-Lichtbogen-Hybridschweißen in drei Kategorien eingeteilt werden; 100-Watt-Laser-Arc-Verbundwerkstoff, 1000-Watt-Laser-Arc-Verbundwerkstoff und 10.000-Watt-Laser-Arc-Verbundwerkstoff.

100-Watt-Laserlichtbogen-Hybridschweißen

Zeigen hauptsächlich die Eigenschaften des Lichtbogenschweißens, während des Schweißprozesses werden keine kleinen Löcher erzeugt. Laserenergie mit niedriger Leistung spielt hauptsächlich die Rolle, den Lichtbogen zu stabilisieren und zu komprimieren und die Nutzung der Lichtbogenenergie zu verbessern, wodurch das Lichtbogendriftphänomen vermieden wird, das unter den Bedingungen hoher Schweißgeschwindigkeit beim allgemeinen MIG-Schweißen auftritt, und das Auftreten von Defekten wie z B. Buckel und Hinterschnitt, dadurch stark verbessert Die Schweißgeschwindigkeit ist besser geeignet für das Hochgeschwindigkeitsschweißen von dünnen Blechen. Diese Art des Hybridschweißmodus ist kostengünstig und hat immer mehr Aufmerksamkeit auf sich gezogen.

10.000-Watt-Laserlichtbogen-Hybridschweißen

Zeigen hauptsächlich die Eigenschaften des Laser-Tiefschweißens, die Schweißnaht hat ein größeres Aspektverhältnis. Es ist schwierig, flexibles Schweißen in allen Positionen mit der Kombination von 10.000 Watt Hochleistungs-CO . zu realisieren₂ Laser- und MIG-Schweißen. Die Hauptanwendungsrichtungen sind das maßgeschneiderte Schweißen von großen flachen Schiffsplatten und das Schweißen von Rippen. Aufgrund der hohen Investitionen in Ausrüstung (über zehn Millionen Yuan) ist es vorübergehend schwierig, sie in großem Maßstab zu popularisieren und anzuwenden.

1000-Watt-Laser-Lichtbogen-Hybridschweißen

Es hat die Eigenschaften sowohl des Laserschweißens als auch des Lichtbogenschweißens und kann die Vorteile beider voll ausspielen. Es wird hauptsächlich für Laser-MIG-Verbundwerkstoffe verwendet. Es eignet sich für Aluminiumlegierungen, Magnesiumlegierungen, Kohlenstoffstahl, Edelstahl, niedriglegierten hochfesten Stahl, ultrahochfesten Stahl und andere Materialien. Für das Schweißen von mittleren und dicken Blechen ist die Investition in Laser-Arc-Hybrid-Schweißanlagen im Kilowatt-Bereich moderat, sie lassen sich gut an unterschiedliche Schweißstrukturen anpassen und bieten ein breites Anwendungsspektrum. Es handelt sich um eine Laserlichtbogen-Hybrid-Wärmequellentechnologie, die den nationalen Bedingungen meines Landes entspricht.

Laserlötverfahren

Laserlöten ist eine Löttechnologie, bei der der Laser als Wärmequelle verwendet wird, um das Fasermaterial zu erhitzen, um es zu schmelzen. Das Hauptmerkmal des Laserlötens besteht darin, die hohe Energiedichte des Lasers zu nutzen, um eine schnelle Erwärmung lokaler oder kleiner Bereiche zu erreichen, um den Lötprozess abzuschließen. Abbildung 1.3 zeigt die Verbindungsform und die Drahtzuführungsmethode des Laserlötens.

According to the different heating temperatures, laser welding is divided into soft soldering and brazing. Solder whose liquidus temperature is lower than 450℃ is called soft soldering, which is mainly used for the connection of printed circuit boards and electronic components; solder whose liquidus temperature is higher than 450℃ and lower than the melting point of the base metal for brazing, it is mainly used for the connection of structural steel and galvanized steel. Laser brazing also has advantages in the connection of non-ferrous metals. Most of the non-ferrous metals have higher reflectivity to the laser, and the thermal conductivity of the material is higher. Laser melting and welding require higher power. Laser brazing of silver, copper, nickel, gold, aluminum, and other non-ferrous metals has good results. The brazing seam structure is small and joint performance is good.Laser Welding Device

The brazing filler metal during laser fiber welding can be preset or wire feeding. The brazing heating temperature is low, and the requirement of laser power density is low, so the defocusing method is generally used for heating. In this way, the power density can be reduced, and the spot size and shape can be adjusted according to the size of the brazing seam. Laser brazing joints usually adopt two methods: crimping butt joint and lap joint. In the case of crimping butt joints, the feeding of the solder from the laser front end is conducive to the stability of the brazing process; in the case of lap joints, the feeding of the solder horizontally from the bottom of the side is conducive to the stability of the brazing process.Laser Welding Device

Laserlöten kann einen einzelnen Strahl oder zwei Strahlen verwenden. Der Dual-Beam kann entweder durch zwei unabhängige Laser oder durch einen Laserstrahlteiler erzielt werden. Doppelstrahllöten kann die Bestrahlungszeit und -position flexibler und bequemer steuern und den Lötprozess besser steuern. Der Bestrahlungsmodus des Zweistrahl-Laserlötens von Überlappung, Stoß und Crimpstoß ist in Abbildung 1.4 dargestellt.

Bei der Zweistrahl-Laserüberlappung erwärmt und schmilzt ein Laserstrahl den Schweißdraht, und der andere Laserstrahl erwärmt und füllt den Spalt, um die Temperatur des Grundmaterials zu erhöhen, die Benetzung und Ausbreitung der Faser zu fördern und zu erhöhen die Stärke des Gelenks. Beim Andocken werden zwei Laserstrahlen eingestrahlt und durch Überlappung erwärmt gleichmäßige Verteilung des Nadelmaterials.

Die wichtigsten technologischen Parameter des Laserlötens sind wie folgt.

• Laserleistung. Beide CO₂ Laser und YAG-Laser können zum Laserlöten verwendet werden, und ihre jeweiligen Eigenschaften beim Löten sind die gleichen wie beim Laserschmelzschweißen.
• Punktdurchmesser. Beim Laserlöten wird normalerweise ein defokussierter Fleck verwendet, und die Größe des Flecks hängt von der Breite der Lötnaht ab.
• Lötgeschwindigkeit. Je nach den tatsächlichen Lötanforderungen kommt es auf die Laserleistung an. Je höher die Laserleistung, desto höher die Lötgeschwindigkeit.
• Drahtvorschubgeschwindigkeit. Seine Größe wird hauptsächlich als Lötnahtfüllung und gute Umformung angesehen. Die Drahtvorschubgeschwindigkeit sollte an die Lötgeschwindigkeit angepasst werden, und die Drahtvorschubgeschwindigkeit sollte erhöht werden, während die Lötgeschwindigkeit erhöht wird.

Darüber hinaus sind der Lasereinfallswinkel, der Drahtzuführwinkel, die Lotform und die Größe auch Verarbeitungsparameter des Laserlötens.

Beim Laserlöten ist die Wahl des Lots, des Flussmittels und des Schutzgases grundsätzlich die gleiche wie beim konventionellen Löten. In den meisten Fällen kann das Laserlöten ohne Flussmittel und Schutzgas durchgeführt werden.

Der Schlüssel zum Laserlöten besteht darin, die Verteilung der Laserleistung vernünftig zu steuern. Der Laserstrahl konvergiert auf das Lot und die Temperatur des Lotes ist zu hoch, was zu einem zu schnellen Schmelzen führt. Die unzureichende Temperatur des Grundmaterials führt dazu, dass das Lot das Grundmaterial nicht gut benetzt, was die Füllwirkung beeinträchtigt und die Ausbildung der Lötnaht verschlechtert. Der Laserstrahl wird auf das Grundmaterial konzentriert. Die Temperatur des Lötmittels kann zu niedrig sein, um die Fließfähigkeit oder Aktivität des Lötmittels zu verringern. Das Grundmaterial kann überhitzt werden und schmelzen, wodurch das Lot direkt in das Schmelzbad gelangt, um eine Schmelzschweißung zu bilden. Die gebildete spröde Phase beeinflusst auch die Leistung der Lötverbindung.

Das Laserlöten wird hauptsächlich zum Verbinden von elektronischen Bauteilen und integrierten Leiterplatten verwendet. Laserstrahlung wird verwendet, um die Anschlüsse des integrierten Schaltkreises zu erhitzen, und Wärme wird durch das Lot oder das voreingestellte Lot auf das Substrat übertragen. Bei Erreichen der Löttemperatur werden das Flussmittel und das Lot schmelzen, Substrat und Zuleitungen werden benetzt, um eine Verbindung herzustellen. YAG-Laser werden hauptsächlich zum Laserlöten von integrierten Schaltkreisen verwendet.

Der Halbleiterlaser ist ein direkter Elektron-Photonen-Wandler mit direkter Modulationsfähigkeit. Die Umwandlung von Pulslaser und Dauerlaser kann durch Anpassung der Leistungsabgabe realisiert werden. Die Ausgangswellenlänge des Halbleiterlasers beträgt 808 nm, was kürzer ist als die des YAG-Lasers, was der Absorption des Lasers durch das Lot förderlicher ist und die Heizeffizienz verbessert. Das Halbleiterlaserlöten zeichnet sich dadurch aus, dass es keine thermischen Auswirkungen auf die zu schweißenden Bauteile hat und das Lasertemperaturfeld auf den Bleibereich beschränkt ist. Die Fließfähigkeit des Lötmittels kann effektiv kontrolliert werden, wodurch Lötbrücken zwischen den Anschlüssen mit feinem Rasterabstand vermieden werden.

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