چرا به جوشکاری لیزری سیمی نیاز داریم؟

در مقایسه با روش‌های جوشکاری سنتی،جوشکاری لیزریمزایای قابل توجهی دارد - ورودی حرارت کم، سرعت جوشکاری بالا، منطقه تحت تأثیر حرارت کوچک،

در سال‌های اخیر، جوشکاری لیزر به طور گسترده در صنایع خودروسازی، کشتی‌سازی، انرژی هسته‌ای، هوافضا و ... مورد استفاده قرار گرفته است.

صنعت هوانوردی و سایر صنایع پیشرفته روز به روز بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرند و با کاهش هزینه مجموعه کامل تجهیزات، در تامین سخت‌افزار روزانه

و سایر کاربردهای مرتبط با زندگی به سرعت شروع به رشد کردند. اما در عین حال، جوشکاری تک لیزر نیز کاستی‌های خاصی دارد،

نمی‌تواند نیازهای متنوع‌تر و متنوع‌تری را برآورده کند: اولاً، الزامات شکاف مونتاژ جوش تک لیزر بسیار سختگیرانه است،

معمولاً لازم است که فاصله کمتر از 0.2 میلی‌متر باشد، در غیر این صورت دستیابی به یک اتصال خوب دشوار است. دوم،جوشکاری لیزری تکیبه ترک‌های ناشی از جوشکاری بسیار حساس است

ایجاد ترک در جوش بسیار آسان است و ترکیب جوش را نمی‌توان برای کنترل ایجاد ترک تنظیم کرد. سوم، تک

جوشکاری لیزری هنگام جوشکاری صفحات با ضخامت زیاد به لیزرهای فوق العاده پرقدرت نیاز دارد و توانایی نفوذ آن کاملاً به قدرت لیزر بستگی دارد.

و کیفیت جوش را نمی‌توان به طور کامل تضمین کرد.

به منظور رفع نیازهای توسعه صنایع مختلف، روش‌های جوشکاری لیزر نیز بهبود یافته و توسعه مربوطه مانند این مقاله توسعه یافته است.

جوشکاری با پر کردن سیم لیزری و سایر روش‌های جوشکاری شرح داده شده‌اند. جوشکاری با پر کردن سیم لیزری بر اساس جوشکاری تک لیزر توسعه یافته است،

در مقایسه با جوشکاری تک لیزر، مزایای آشکاری دارد:

۱. (۱)الزامات مونتاژ قطعه کار را تا حد زیادی کاهش می‌دهد، زیرا سیم جوش به فرآیند جوشکاری اضافه می‌شود، فلز حوضچه جوش تا حد زیادی افزایش می‌یابد و می‌توان آن را پل زد.

با شکاف جوش بزرگتری متصل شوید، در حالی که جوش را پرتر می‌کنید.

خواص ریزساختار ناحیه جوش قابل کنترل است، زیرا ترکیب سیم جوش با ترکیب ماده پایه اتصال جوش متفاوت است.

پس از اینکه سیم به حوضچه جوش جوش داده شد، کیفیت، ترکیب و نسبت حوضچه جوش را می‌توان تنظیم کرد تا فرآیند انجماد و تشکیل ریزساختار کنترل شود.

(3) ورودی انرژی خط کوچک است، منطقه تحت تأثیر گرما و تغییر شکل حرارتی کوچک هستند، که برای جوشکاری قطعه کار با الزامات تغییر شکل دقیق بسیار مفید است.

④می‌تواند به جوشکاری با قدرت لیزر کمتر برای مواد ضخیم‌تر دست یابد، زیرا سیم جوش به فرآیند جوشکاری اضافه می‌شود و می‌توان جوشکاری چندگانه انجام داد، و

فلز حوضچه جوش به طور قابل توجهی بزرگ خواهد شد، به طوری که می‌توان اتصال جوش را باز کرد تا اندازه واقعی قطعه جوش داده شده کاهش یابد.

ضخامت جوشکاری لیزری، و سپس جوشکاری سیم لیزر چند کاناله مواد صفحه ضخیم را انجام دهید.

تفاوت بین جوشکاری سیم لیزری و جوشکاری سیم لیزری

شکل جوشکاری پرکننده سیم لیزری در شکل 1 نشان داده شده است که با لحیم کاری پرکننده سیم لیزری نشان داده شده در شکل 2 متفاوت است. عناصر اساسی هر دو روش جوشکاری عبارتند از

سازگار، از پرتو لیزر، سیم جوش، قطعات جوشکاری، گاز محافظ با توجه به نیازهای واقعی برای تصمیم گیری در مورد اضافه کردن، درگیر شدن تشکیل شده است

و تجهیزات اصلی عبارتند از دستگاه تغذیه سیم، دستگاه جوشکاری، سر تفنگ نرم جوشکاری پرکننده سیم، سر جوشکاری، لیزر پرقدرت.

شکل 1 جوشکاری ذوبی سیمی لیزری

شکل 2 لحیم کاری سیم لیزری

اگرچه اساساً هیچ تفاوتی در شکل خارجی دو روش جوشکاری وجود ندارد، اما در اصل تفاوت قابل توجهی وجود دارد. هنگام جوشکاری سیم لیزری،

این لیزر عموماً از لیزر فیبری پرقدرت استفاده می‌کند، همانطور که در شکل 3 نشان داده شده است، لیزر نه تنها به سیم جوش نیاز دارد، بلکه باید فلز پایه را نیز ذوب کند و در

اثر سوراخ ویژه جوشکاری نفوذ عمیق لیزری روی فلز پایه ایجاد می‌شود و یک حوضچه ذوب عمیق تشکیل می‌دهد و ترکیب سیم جوش کاملاً با ترکیب فلزی فلز پایه مخلوط می‌شود.

یک حوضچه مذاب هیبریدی جدید تشکیل می‌شود و ترکیب عناصر، نسبت و کیفیت حوضچه مذاب هیبریدی بزرگتر از سیم جوش و ماده پایه است.

بنابراین، می‌توان سیم جوش مناسب را با توجه به عیوب عملکردی خود ماده پایه به فرآیند جوشکاری اضافه کرد تا راندمان جوشکاری بهبود یابد.

در سطح دید، مقاومت در برابر ترک، مقاومت در برابر خستگی، مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت در برابر سایش و سایر جنبه‌های جوش به طور هدفمند بهبود یافته‌اند. علاوه بر این

علاوه بر این، جوشکاری سیمی لیزری می‌تواند جوشکاری چند کاناله پشته ای باشد، زیرا می‌تواند جوشکاری نفوذ عمیق با اثر سوراخ کوچک انجام دهد که قابل دستیابی است.

ذوب کامل دو لایه پایینی جوش، از عیوب جدی ناشی از عدم ذوب جلوگیری می‌کند، به طوری که قابلیت جوشکاری اتصالات با ضخامت زیاد را دارد.

چه زمانیسیم لیزردر لحیم‌کاری سخت، لیزر معمولاً از یک لیزر نیمه‌هادی پرقدرت استفاده می‌کند، همانطور که در شکل 4 نشان داده شده است.

روی سیم جوش، تنها مقدار بسیار کمی لیزر روی جوش عمل می‌کند و مقدار کمی از فلز روی سطح جوش را ذوب می‌کند و حوضچه مذاب تقریباً با ذوب شدن، ذوب می‌شود.

سیم جوش شکل داده شده است، بنابراین عملکرد جوش عمدتاً به ترکیب عنصری و نسبت سیم جوش و سیم جوش ذوب شده در محل جوش بستگی دارد.

هدف اصلی لحیم کاری سیم با لیزر، دستیابی به استحکام اتصال مشخصی در اتصال جوش است.

و آب بندی، و لحیم کاری سیم لیزری نمی تواند جوشکاری انباشته چند کاناله باشد، دو لایه بالایی و پایینی جوش اساساً نمی توانند جامد باشند

اکنون که به طور کامل و مؤثر جوش داده شده است، خواص مکانیکی اتصال بسیار ضعیف است.

زمینه کاربرد جوشکاری سیمی لیزری

با توسعه فناوری جوشکاری پرکننده سیمی لیزری و افزایش محدودیت توان لیزر، دامنه کاربرد ...جوشکاری پرکننده سیم لیزری

بیشتر و گسترده‌تر، عمدتاً در جنبه‌های زیر:

جوشکاری سیمی لیزری آلیاژ آلومینیوم

به طور کلی، از آنجا که آلیاژ آلومینیوم خود بازتاب بالایی نسبت به لیزر و رسانایی حرارتی بالایی دارد، آلیاژ آلومینیوم با لیزر جوش داده می‌شود.

وقتی توان لیزر مورد نیاز زیاد باشد، این امر منجر به تبخیر و از دست رفتن شدید عناصر با نقطه جوش پایین در آلیاژهای آلومینیوم (مانند منیزیم، روی و غیره) می‌شود.

در عین حال، کشش سطحی پایین فلز حوضچه مذاب بر ویژگی‌های انجماد جوش تأثیر می‌گذارد و این دلایل منجر به وجود آلیاژهای آلومینیوم جوشکاری لیزری خواهد شد.

مشکلات زیادی وجود دارد - خواص مکانیکی ضعیف اتصالات جوش، شکل‌دهی ضعیف جوش، تخلخل و ترک‌های جدی. در عوض، از لیزر برای پر کردن سیم استفاده می‌شود.

جوشکاری آلیاژ آلومینیوم این مشکلات را به طور قابل توجهی بهبود می‌بخشد:

۱. (۱)جوشکاری سیم لیزری می‌تواند فرورفتگی سطح جوش را بهبود بخشد، به طور موثر جوش را بهبود بخشدنوع، و پاشش فرآیند جوشکاری کوچک است.

②افزودن سیم جوش نه تنها می‌تواند بر جهت‌گیری کریستالی کریستال‌های استوانه‌ای در جوش تأثیر بگذارد، بلکه باعث رقیق شدن جوش نیز می‌شود.فصل مشترک کریستالی ایجاد شده توسط رشد نسبی کریستال ستونی هسته، شکل‌دهی جوش را بهبود می‌بخشد و همچنین میزان جذب ماده توسط لیزر را افزایش می‌دهد.

با افزایش پهنای ذوب، میکروسختی کمی کاهش می‌یابد و استحکام کششی و ازدیاد طول اتصال تحت پارامترهای بهینه فرآیند قابل توجه خواهد بود.

بهبود؛ (3) جوشکاری با پارامترهای فرآیند مناسب می‌تواند بدون نقص داخلی آشکار، میکروسختی HV60 یا بیشتر و HAZ اتصال را به دست آورد.

هیچ نرم‌شدگی آشکاری در اتصال جوش در این ناحیه مشاهده نمی‌شود و شکستگی در طول آزمایش کشش در ناحیه ماده پایه است.

جوشکاری لیزری فلزات غیر همجنس با سیم

برای برخی از محیط‌های کاری دشوار یا بر اساس ملاحظات هزینه، اغلب لازم است که چندین جنبه از یک قطعه کار به طور همزمان وجود داشته باشد.

خواص ویژه، مانند مقاومت در برابر خوردگی، استحکام ویژه بالا، مقاومت در برابر حرارت، مقاومت در برابر سایش، رسانایی بالا، اتلاف حرارت خوب و غیره، اما اکثریت قریب به اتفاق

مواد فلزی نمی‌توانند همزمان چندین خاصیت ویژه برجسته‌تر داشته باشند و مواد فلزی با خواص ویژه اغلب ...

کمیاب و گران است، نمی‌توان از آن در مقادیر زیاد استفاده کرد، بنابراین اگر بتوانید مواد متنوعی با خواص ویژه برای دستیابی به اتصال مؤثر بسازید، آنگاه

ممکن است الزامات استفاده را برآورده کند. تفاوت در خواص فیزیکی و شیمیایی مواد فلزی غیرمشابه عموماً زیاد است که در فرآیند جوشکاری اجتناب‌ناپذیر است.

تشکیل ترکیبات بین فلزی، که تأثیر زیادی بر عملکرد اتصالات جوش دارند، ترکیبات بین فلزی شکننده، تولید جوش را بسیار آسان می‌کند.

استفاده مستقیم از یک لیزر برای جوشکاری اتصالات فلزی غیرمشابه بسیار دشوار است و کنترل پایداری فرآیند آن دشوار است.

مشکل در تولید مجدد. تعداد زیادی از محققان و متخصصان دریافته‌اند که جوشکاری سیمی لیزری برای جوشکاری فلزات غیرمشابه نسبتاً خوب است و انتخاب مناسبی است.

سیم پرکننده می‌تواند تا حدودی از تشکیل ترکیبات بین فلزی جلوگیری کند و مکانیک اتصالات جوش داده شده را تا حد زیادی بهبود بخشد.

عملکرد:

۱. (۱)اتصال لبه روی هم منیزیم/مس که با جوشکاری پرکننده سیمی لیزری جوش داده شده است، می‌تواند تحت پارامترهای فرآیندی مناسب به خوبی شکل بگیرد.حداکثر استحکام برشی اتصالات فلزی غیرمشابه با استحکام مشخص می‌تواند به 164.2 مگاپاسکال برسد که 64٪ از فلز پایه آلیاژ منیزیم است.

② جوشکاری اتصال روی هم و اتصال لب به لب Al/Ti مورد مطالعه قرار گرفته است و نتایج نشان می‌دهد که فرآیند جوشکاری پایدار است و وقتی از نقطه نور مستطیلی استفاده می‌شود، شکل می‌گیرد.زیبا، طیف گسترده‌ای از پارامترهای فرآیند، کیفیت جوش بالا، حداکثر استحکام کششی آن به ۹۴٪ فلز پایه آلیاژ آلومینیوم می‌رسد.بهبود شکل‌دهی جوش.برای قطعات کاری که برای یاتاقان استفاده می‌شوند، اگر جوش دچار فروپاشی شود، ضخامت مؤثر آن کاهش می‌یابد و اگر جوش دچار خوردگی شود، خواص مکانیکی کاهش می‌یابد.

این امر منجر به تمرکز تنش در لبه جوش شده و خواص مکانیکی کاهش می‌یابد. برای قطعه کار با الزامات ظاهری، اگر جوش فرو بریزد

گیر کردن یا گاز گرفتن لبه می‌تواند تأثیر بصری جدی داشته باشد و غیرقابل قبول است. برای اینکه جوش کامل شود، جوشکاری با سیم لیزر

این یک روش بسیار خوب است، زیرا سیم جوش در حوضچه مذاب ذوب می‌شود، می‌تواند به طور موثر حجم حوضچه مذاب را افزایش دهد و سپس از پر شدن جوش اطمینان حاصل کند.

نقص لبه گاز گرفتن.

برای قطعه کار با فاصله اتصال زیاد (معمولاً≥0.3 میلی‌متر)، جوشکاری لیزری تکی برای دستیابی به اتصال موثر دشوار است و فقط می‌توان آن را پر کرد

مواد اضافی می‌توانند شکاف جوش را پر کنند، بنابراین جوشکاری سیمی لیزری یک راه حل بسیار مؤثر است.

جوشکاری فیله با دهانه باریک

جوشکاری پر کردن سیم لیزری با شکاف باریک می‌تواند جوشکاری مؤثر صفحات متوسط ​​و ضخیم را با استفاده از لیزرهای با قدرت کم و متوسط، نه تنها با افزودن جوشکاری، محقق کند.

سیم برای تغییر ترکیب و ساختار فلز جوش، بهبود عملکرد کلی اتصال جوش داده شده، و همچنین بهبود شیب جوشکاری لیزر تکی

سازگاری و تحمل خطا در فاصله بین دهانه و ناحیه تحت تأثیر حرارت جوش باریک است و تنش اتصال جوش داده شده نیز کم است که کارایی بسیار خوبی دارد.

بنابراین، در سال‌های اخیر، بسیاری از متخصصان و پژوهشگران تحقیقات مرتبطی در مورد آن انجام داده‌اند:

۱. (۱)استفاده از سیم لیزر با شکاف باریک چند کاناله برای پر کردنروش جوشکاری، ورق فولادی دریایی Q345D با ضخامت 40 میلی‌متر را جوش داد، نتایج نشان می‌دهد که پارامترهای مناسب فرآیند جوشکاری می‌توانند شکل خوبی به دست آورند،

اتصال جوش داده شده بدون تخلخل، بدون نقص مانند عدم ذوب، چقرمگی ضربه مرکز جوش خوب است و استحکام کششی جوش بالاتر از ماده پایه است.

②فولاد روتور با ضخامت ۵۰ میلی‌متر با جوشکاری چند پاسه پر شده با سیم لیزری با دهانه باریک جوشکاری شد و نتایج نشان داد که پارامترهای فرآیند جوشکاری مناسب بودند.

می‌تواند به خوبی شکل بگیرد، هیچ نقصی مانند عدم جوش خوردگی دیواره جانبی ندارد، چقرمگی ضربه اتصال کاهش می‌یابد، اما استحکام کششی آن از مادر بیشتر است.

چوب؛۳. (۳)جوشکاری پرشده با سیم لیزری با شکاف باریک آلیاژ آلومینیوم ۵۰۸۳ با ضخامت ۲۰ میلی‌متر مورد مطالعه قرار گرفته است و نتایج نشان می‌دهد که پارامترهای مناسب فرآیند جوشکاری

یک اتصال جوش داده شده با منافذ کمتر و بدون عیوبی مانند عدم ذوب شدن، قابل دستیابی است.

موارد کاربرد و تجهیزات و توصیه‌های پارامترهای فرآیند

۱. موارد کاربرد

بهبود شکل‌دهی جوش

الزامات: جوشکاری فولاد ضد زنگ ۱ میلی‌متر و ۳ میلی‌متر، درز جوشکاری باید بدون تخلخل باشد و قالب‌گیری به خوبی انجام شود.

تجهیزات: RFL-C4000 (قطر هسته فیبر 200μمتر)، تغذیه کننده سیم، سر جوشکاری.

جدول 5 توصیه شکل و اندازه شیار

نتایج: قالب‌گیری خوب بود و جوش هیچ تخلخلی نداشت، همانطور که در شکل ۵ نشان داده شده است.

شکل 5 شکل‌دهی جوش و مورفولوژی سطح مقطع

جوشکاری چند پاسه با پر کردن سیم لیزر با شکاف باریک

الزامات: ورق فولادی دریایی Q345 با ضخامت ۱۸ میلی‌متر جوش داده شده، نیاز به سوراخ‌های جوش کمتر، عدم ذوب ناقص، کشش اتصال

استحکام آن از ماده پایه بیشتر است و شکل‌دهی جوش آن بهتر است.

تجهیزات: RFL-C6000 (قطر هسته فیبر ۴۰۰μمتر)، تغذیه کننده سیم، سر جوشکاری.

پارامترهای فرآیند: مسیر جوشکاری باید پخ زده شود، اندازه پخ در شکل 6 نشان داده شده است و سایر پارامترهای فرآیند جوشکاری در جدول 2 نشان داده شده است.

شکل 6 اندازه شیار

نتایج: قالب‌گیری خوب بود، هیچ گونه عدم ذوبی وجود نداشت و جوش اساساً هیچ تخلخلی نداشت، همانطور که در شکل 7 نشان داده شده است، و آزمایش کشش انجام شد

ثابت شده است که جوش در ماده پایه می‌شکند، که نشان می‌دهد استحکام کششی اتصال بالاتر از ماده پایه است.

شکل 7 نمودار متالوگرافی مقطع جوش

2. پیشنهاد پارامترهای تجهیزات و فرآیند

بهبود شکل‌دهی و کیفیت جوش

برای جوشکاری سیمی لیزری لب به لب مواد رایج، به منظور بهبود شکل‌گیری جوش، معمولاً توصیه می‌شود که قطر هسته لیزر و فیبر،

سر جوش باید طوری تنظیم شود که قطر نقطه فوکوس بین 0.4 میلی‌متر و 0.6 میلی‌متر باشد و سیم جوش باید با درجه مناسب انتخاب شود.

سایر پارامترهای جوشکاری در جدول ۲ و جدول ۳ نشان داده شده است.

جوشکاری چند پاسه با پر کردن سیم لیزر با شکاف باریک

برای جوشکاری چند پاسه با پر کردن سیم لیزر با دهانه باریک برای صفحات با ضخامت متوسط، معمولاً توصیه می‌شود که قطر نقطه فوکوس 0.6 میلی‌متر تا 1.0 میلی‌متر باشد، و

و سیم جوش باید درجه مناسب را انتخاب کند، علاوه بر این، اندازه شیار اتصال باید طراحی معقولی داشته باشد، اندازه شیار نمی‌تواند خیلی بزرگ باشد،

در غیر این صورت، به راحتی می‌توان باعث عدم ذوب در داخل جوش شد و اندازه شیار توصیه شده کلی در جدول 5 نشان داده شده است؛ تعداد شیارها باید بر اساس حداکثر طول اتصال باشد.

برای تعیین ضخامت زیاد، اولین جوش پایینی توصیه می‌شود از حداکثر ظرفیت جوشکاری تجهیزات برای تعیین استفاده شود، پس از هر عمق یک

عموماً ۳ میلی‌متر تا ۵ میلی‌متر؛ در مورد پارامترهای فرآیند جوشکاری مورد استفاده برای هر مهره، لازم است به عمق جوشکاری مورد نیاز آن و زمان مورد نیاز برای آن تکیه شود.

عرض مسیر جوش جلویی تعیین می‌شود. وقتی عرض مسیر جوش بزرگتر باشد، مقدار تمرکززدایی باید به طور متوسط ​​افزایش یابد تا از عدم جوش خوردن دیواره جانبی جلوگیری شود.