Lazer texnologiyasi va alyuminiy qotishmasini ishlab chiqish texnologiyasini ishlab chiqish bilan alyuminiy qotishma lazerli payvandlashni qo'llash texnologiyasi bo'yicha asosiy tadqiqotlarni davom ettirish, yangi alyuminiy qotishma lazerli payvandlash texnologiyasini ishlab chiqish va alyuminiy qotishma lazerli payvandlashni qo'llash imkoniyatlarini yanada samarali kengaytirish ayniqsa muhimdir. alyuminiy qotishma lazerli payvandlash texnologiyasining dastur holati va rivojlanish tendentsiyasini tushunish uchun struktura.
Yuqori kuchli alyuminiy qotishmasi yuqori o'ziga xos kuchga, o'ziga xos qattiqlikka, yaxshi korroziyaga chidamliligiga, ishlov berish ko'rsatkichlariga va mexanik xususiyatlarga ega bo'lib, aviatsiya, kemalar va boshqa transport sohalarida strukturaviy engil ishlab chiqarish uchun ajralmas metall materialga aylandi, ular orasida samolyotlar eng ko'p ishlatiladi. Payvandlash texnologiyasi strukturaviy materiallardan foydalanish darajasini oshirish, tuzilmalarning og'irligini kamaytirish va murakkab va o'xshash bo'lmagan materiallarni arzon narxlarda ishlab chiqarishni amalga oshirishda noyob afzalliklarga ega, ular orasida alyuminiy qotishma lazerli payvandlash texnologiyasi issiq nuqta hisoblanadi.
Boshqa payvandlash usullari bilan taqqoslaganda, lazerli payvandlash markazlashtirilgan isitish, kichik termal shikastlanish, katta payvand chokining kengligi nisbati va kichik payvandlash deformatsiyasining afzalliklariga ega. Payvandlash jarayoni integratsiyalashgan, avtomatlashtirilgan va moslashuvchan bo'lishi oson va yuqori tezlikda va yuqori aniqlikdagi payvandlashni amalga oshirish mumkin, ayniqsa murakkab tuzilmalarni yuqori aniqlikdagi payvandlash uchun mos keladi.
Materiallar texnologiyasining rivojlanishi bilan turli xil yuqori quvvatli va yuqori mustahkamlikdagi alyuminiy qotishmalari, ayniqsa alyuminiy lityum qotishmasining uchinchi avlodi, yangi yuqori quvvatli alyuminiy qotishmalarining paydo bo'lishi, alyuminiy lazerli payvandlash texnologiyasini joriy qilish davom etmoqda. va yuqori talablar, alyuminiy qotishmalarining xilma-xilligi ham turli xil yangi lazerli payvandlash muammolarini keltirib chiqardi, shuning uchun alyuminiy qotishma lazerli payvandlash strukturasini qo'llash imkoniyatlarini yanada samaraliroq kengaytirish uchun biz ushbu muammolarni chuqur o'rganishimiz kerak.
Yuqori quvvatli lazer
Lazerli payvandlash - bu yuqori zichlikdagi lazerni metall yuzasiga chiqaradigan va metallni eritib, keyin sovutib, lazer va metall o'rtasidagi termal birikma orqali payvand hosil qilish uchun kristallanishni ta'minlaydigan texnologiya. Lazerli payvandlashning termal ta'sir mexanizmiga ko'ra, issiqlik o'tkazuvchanligi payvandlash va chuqur penetratsion payvandlash ikki turga bo'linishi mumkin, birinchisi asosan nozik qismlarni paketli payvandlashda yoki mikro va nano payvandlashda qo'llaniladi; Ikkinchisi ko'pincha payvandlash jarayonida elektron nurli payvandlashga o'xshash kichik teshik effektini keltirib chiqaradi, chuqur va keng chok hosil qiladi. Lazerli chuqur penetratsion payvandlashni amalga oshirish yuqori lazer quvvatini talab qiladi va hozirda lazerli chuqur penetratsion payvandlashda qo'llaniladigan yuqori quvvatli lazerning to'rt turi mavjud.
1, CO2 gazli lazer
Ish muhiti CO2 gazidir, 10,6 mkm to'lqin uzunligi lazerini chiqaradi, lazer qo'zg'alish tuzilishiga ko'ra ko'ndalang oqim va eksenel oqim ikki turga bo'linadi. O'zaro oqimli CO2 lazerining chiqish quvvati 150 kVt ga etgan bo'lsa-da, nur sifati yomon va u payvandlash uchun mos emas. Eksenel oqim CO2 lazeri yaxshi nur sifatiga ega va yuqori lazerli aks ettiruvchi alyuminiy qotishmalarini payvandlash uchun ishlatilishi mumkin.
2, YAG qattiq lazer
Ishchi muhit - ruby, neodimiy shisha va neodimiy qo'shilgan itriyum alyuminiy granatasi va boshqalar. Chiqish to'lqin uzunligi 1,06 mkm lazer. YAG lazeri CO2 lazeriga qaraganda metall tomonidan osonroq so'riladi va plazmadan kamroq ta'sirlanadi, tolani uzatish, moslashuvchan payvandlash operatsiyasi, yaxshi payvand holatiga kirish imkoniyati, alyuminiy qotishma strukturasini payvandlash uchun asosiy lazerdir.
3, YLR tolali lazer
Bu 2002 yildan keyin ishlab chiqilgan lazerning yangi turi bo'lib, matritsa materiali sifatida toladan foydalanadi, turli xil noyob tuproq ionlarini doping qiladi va chiqish to'lqin uzunligi diapazoni taxminan 1,08 mikronni tashkil etadi, bu ham tolaning uzatilishidir. Ikki qavatli tolali strukturaning tolali lazer inqilobiy ishlatilishi, nasos uzunligini oshirish, nasos samaradorligini oshirish, tolali lazerning chiqish quvvati sezilarli darajada oshadi. YAG lazer bilan solishtirganda, YLR tolali lazer keyinroq paydo bo'ladi, lekin u kichik o'lchamli, past operatsion xarajat, yuqori nur sifati va yuqori lazer kuchining afzalliklariga ega.
Alyuminiy qotishmasining lazerli payvandlash tuzilishi bo'yicha amaliy tadqiqotlar
1990-yillardan boshlab, ilm-fan va texnologiyaning rivojlanishi bilan, yuqori quvvatli yuqori yorqin lazerlarning paydo bo'lishi, lazerli payvandlash texnologiyasi integratsiyasi, aqlli, moslashuvchan, diversifikatsiyalangan rivojlanish yanada etuk bo'lib, uyda va chet elda lazerli payvandlash turli sohalarda ko'proq e'tiborga ega. alyuminiy qotishma tuzilishi qo'llanilishi. Hozirgi vaqtda Xitoyda ba'zi avtomobil ishlab chiqaruvchilari alyuminiy qotishma qalin plastinka uchun lazerli payvandlash texnologiyasini ishlab chiqish bilan, ba'zi yangi modellarda lazerli payvandlash texnologiyasini qabul qildilar, kelajakda lazerli payvandlash zirhli transport vositalarining tuzilishiga qo'llaniladi.
Engil ishlab chiqarishni amalga oshirish uchun alyuminiy qotishma sendvich strukturasini lazerli payvandlashni kema va tezyurar poezd konstruktsiyalarini ishlab chiqarishda qo'llash va tadqiq qilish hozirgi tadqiqot nuqtasidir. Alyuminiy qotishmasi aerokosmik tuzilmalar uchun muhim metall strukturaviy materialdir, shuning uchun Yaponiya, Qo'shma Shtatlar, Buyuk Britaniya, Germaniya va boshqa rivojlangan mamlakatlarda alyuminiy qotishma lazerli payvandlash texnologiyasini tadqiq qilishga katta ahamiyat beradi.
Elyaf lazerli payvandlash texnologiyasining rivojlanishi bilan ilg'or mamlakatlarning aviatsiya ishlab chiqarish sohasi alyuminiy qotishma payvandlash texnologiyasi, ayniqsa qalin plastinka payvandlash va bir-biriga o'xshash bo'lmagan metall payvandlash texnologiyasining diqqat markazida tolali lazerli payvandlash va lazerli boshq kompozit payvandlash texnologiyasini sanab o'tdi. Masalan, AQSHdagi NALI loyihasi fuqarolik samolyotlari va JSF samolyot dvigatellarining yonish kamerasi strukturasi uchun tolali lazerli payvandlash va lazerli yoy kompozit payvandlash texnologiyasi boʻyicha tadqiqotlar olib bormoqda.
Alyuminiy qotishmasining lazerli payvandlash xususiyatlari
An'anaviy termoyadroviy payvandlash bilan solishtirganda, alyuminiy qotishma lazerli payvandlash isitish kontsentratsiyasi, payvandlash chuqurligining kengligi nisbati katta, payvandlash strukturasining deformatsiyasi kichik, ammo ba'zi kamchiliklar mavjud, ular quyidagicha umumlashtiriladi:
(1) Lazer fokuslash joyining kichik diametri ish qismini payvandlash va yig'ish aniqligi uchun yuqori talablarga olib keladi, odatda yig'ish bo'shlig'i va noto'g'ri qirralarning miqdori plastinkaning 0,1 mm yoki 10% dan kam bo'lishi kerak. qalinligi, bu murakkab uch o'lchamli payvandlash strukturasini amalga oshirishning qiyinligini oshiradi
(2) Alyuminiy qotishmasining lazerga xona haroratida aks etishi 90% gacha bo'lganligi sababli, alyuminiy qotishmasining lazerli chuqur penetratsion payvandlashi lazerning yuqori quvvatga ega bo'lishini talab qiladi. Alyuminiy qotishma qatlamini lazer bilan payvandlash bo'yicha tadqiqotlar shuni ko'rsatadiki, alyuminiy qotishmasining lazerli chuqur penetratsion payvandlashi lazer quvvati zichligi va chiziqli energiyaning ikki baravar eshigiga bog'liq bo'lib, ular payvandlash jarayonida payvandlash havzasining harakatini birgalikda cheklaydi va nihoyat shakllanish xususiyatlarini aks ettiradi. payvand chokidan. To'liq penetratsion chokning jarayonini optimallashtirish payvandlash chokini shakllantirish xususiyatlarining orqa kengligi nisbati bilan baholanishi mumkin.
(3) Alyuminiy qotishmasining erish nuqtasi past, suyuq metall oqimi yaxshi, yuqori quvvatli lazer ta'sirida kuchli metall bug'lanishi, payvandlash jarayonida kichik teshik effekti bilan hosil bo'lgan metall bug'lari / fotoinduktsiyali plazma buluti lazer energiyasining alyuminiy qotishmasining yutilishiga ta'sir qiladi. , natijada chuqur penetratsion payvandlash jarayonining beqarorligi, g'ovaklikka, sirt qulashiga, chekka va boshqa nuqsonlarga moyil bo'lgan payvandlash;
(4) Lazerli payvandlash isitish va sovutish tezligi tez va payvand chokining qattiqligi yoyga qaraganda yuqori, lekin alyuminiy qotishmasining lazerli payvandlashda qotishma elementlarining yonishi tufayli qotishma mustahkamlanishiga ta'sir qiladi. alyuminiy qotishma payvand choki hali ham yumshatish muammosiga ega va shu bilan alyuminiy qotishma payvandlangan birikmaning kuchini pasaytiradi. Shuning uchun alyuminiy qotishmasini lazer bilan payvandlashning asosiy muammosi payvandlash nuqsonlarini nazorat qilish va payvandlangan bo'g'inlarning ish faoliyatini yaxshilashdir.
Alyuminiy qotishmasining lazerli payvandlash nuqsonlarini nazorat qilish texnologiyasi
Yuqori quvvatli lazer ta'sirida alyuminiy qotishma lazerli chuqur penetratsion payvandlash bo'g'inlarining asosiy kamchiliklari g'ovaklilik, sirt qulashi va chekka tishlash bo'lib, ular lazer simini to'ldirish payvandlash yoki lazerli kompozit payvandlash orqali yaxshilanishi mumkin. Payvand chokining porozlik nuqsonini nazorat qilish qiyin.
Mavjud tadqiqot natijalari shuni ko'rsatadiki, alyuminiy qotishmasining lazerli chuqur penetratsion payvandlashda ikki xil xarakterli teshiklar mavjud. Ulardan biri metallurgiya teshiklari bo'lib, ular payvandlash jarayonida materialning ifloslanishi yoki havoning kirib borishi, masalan, yoyni eritish bilan payvandlash. Boshqa tur - bu jarayonning g'ovakliligi, bu lazer chuqur penetratsion payvandlash jarayoniga xos bo'lgan kichik teshikning beqaror tebranishidan kelib chiqadi.
Lazerli chuqur penetratsion payvandlash jarayonida teshik suyuq metallning yopishqoq ta'siri tufayli ko'pincha nur harakatidan orqada qoladi va uning diametri va chuqurligi plazma / metall bug'lari ta'sirida o'zgarib turadi. Nurning harakati va eritilgan hovuz metallining oqimi bilan, eritilgan hovuz metallining oqimi tufayli o'tkazilmaydigan chuqur penetratsion payvandlashda teshikning uchida pufakchalar paydo bo'ladi va tor belning o'rtasida pufakchalar paydo bo'ladi. to'liq penetratsion chuqur penetratsion payvandlashdagi teshik. Pufakchalar suyuq metall oqimi bilan ko'chib o'tadi va aylanadi yoki erigan hovuz yuzasidan qochib ketadi yoki pufakchalar erigan hovuz tomonidan qotib qolganda va metall old tomondan tutilganda kichik teshikka suriladi, ya'ni aylanadi. payvand chokining porozligi.
Shubhasiz, metall gözeneklilik, asosan, payvandlashdan oldin sirtni tozalash nazorati va payvandlash paytida oqilona gaz muhofazasi bilan nazorat qilinadi va jarayonning g'ovakliligining kaliti lazerli chuqur penetratsion payvandlash paytida kichik teshikning barqarorligini ta'minlashdir. Mahalliy lazerli payvandlash texnologiyasi tadqiqotlariga ko'ra, alyuminiy qotishma lazerining chuqur penetratsion payvandlash porozitesini nazorat qilish payvandlash, payvandlash jarayoni, turli bog'lanishlarni payvandlashdan keyingi ishlov berishdan oldin ko'rib chiqilishi kerak, quyidagi yangi jarayonlar va yangi texnologiyalar sifatida umumlashtiriladi.
1, payvandlashdan oldingi davolash usuli
Payvandlashdan oldin sirtni ishlov berish alyuminiy qotishma lazerli payvandlash metallurgiya teshiklarini nazorat qilishning samarali usuli hisoblanadi, odatda sirtni tozalash usullari jismoniy va mexanik tozalashga, kimyoviy tozalashga ega, so'nggi yillarda lazer zarbasi bilan tozalash mavjud bo'lib, bu avtomatlashtirish darajasini yanada yaxshilaydi. lazerli payvandlash.
2, parametr barqarorligini optimallashtirish nazorati
Alyuminiy qotishma lazerli payvandlash jarayonining parametrlari odatda asosan lazer kuchi, defokus, payvandlash tezligi va gazni himoya qilish tarkibi va oqimidir. Ushbu parametrlar nafaqat payvandlash maydonining himoya ta'siriga, balki lazer chuqur penetratsion payvandlash jarayonining barqarorligiga ham ta'sir qiladi, shu bilan payvandning porozitesiga ta'sir qiladi. Alyuminiy qotishma plitasining lazer chuqur penetratsion payvandlash orqali, kichik teshik penetratsiyasining barqarorligi payvand chokining barqarorligiga ta'sir qilishi va keyin payvand chokining porozitesi nuqsonlariga olib keladigan payvand shakllanishiga ta'sir qilishi aniqlandi. Bundan tashqari, lazerli chuqur penetratsion payvandlashning barqarorligi lazer quvvati zichligi va chiziqli miqdorni moslashtirish bilan bog'liq, shuning uchun barqaror payvand hosil qilishning oqilona jarayon parametrlarini aniqlash alyuminiy qotishma lazerli payvandning porozitesini samarali nazorat qilishning samarali chorasidir.
Natijalar shuni ko'rsatadiki, payvand chokining orqa tomoni kengligining payvand yuzasining kengligiga nisbati (payvandning orqa kengligi nisbati) alyuminiy qotishma qatlamining payvand chokining shakllanishi va barqarorligini baholash uchun ishlatiladi. Lazer quvvati zichligi va chiziq energiyasi mos keladigan bo'lsa, payvand chokining kengligiga nisbati kafolatlanishi mumkin va payvand chokining g'ovakliligini samarali nazorat qilish mumkin.
3, ikki nuqtali lazerli payvandlash
Ikki nuqta lazerli payvandlash payvandlash jarayonini anglatadi, bunda ikkita yo'naltirilgan lazer nurlari bir vaqtning o'zida bir manba hovuzida ishlaydi. Lazerli chuqur penetratsion payvandlash jarayonida porozlik hosil bo'lishining asosiy sabablaridan biri shundaki, kichik teshikdagi gaz bir zumda yopilishi bilan payvand chovgumiga yopilgan. Ikki nuqtali lazerli payvandlash qo'llanilganda, ikkita yorug'lik manbasining ta'siri tufayli kichik teshikning katta ochilishi ichki metall bug'ining chiqib ketishiga yordam beradi va kichik teshikning barqarorligiga ham yordam beradi, shuning uchun payvand chokining porozligini kamaytirish uchun. A356, AA5083, 2024 va 5A90 alyuminiy qotishmalarini lazer bilan payvandlash bo'yicha olib borilgan tadqiqotlar shuni ko'rsatadiki, ikki nuqtali lazerli payvandlash payvand chokining porozligini sezilarli darajada kamaytirishi mumkin.
4, lazerli boshq kompozit payvandlash
Lazerli boshq kompozit payvandlash payvandlash usuli bo'lib, unda lazer va yoy bir xil manba hovuziga qo'llaniladi. Odatda lazerni asosiy issiqlik manbai sifatida ishlatganda, lazer va yoy o'rtasidagi o'zaro ta'sir lazerli payvandlash chuqurligini va payvandlash tezligini yaxshilashi va payvandlash moslamasining aniqligini kamaytirishi mumkin. Lazerli payvandlash teshiklarining barqarorligi payvandlangan bo'g'inlarning mikroyapı xususiyatlarini nazorat qilish uchun plomba simidan foydalanish orqali yaxshilanishi mumkin va yoyning yordamchi ta'siri payvandning g'ovakliligini kamaytirishga yordam beradi.
Lazerli boshq kompozit payvandlash jarayonida yoy lazer energiyasini singdirish va kichik teshiklarning barqarorligi uchun qulay bo'lgan lazer jarayoni tomonidan qo'zg'atilgan metall bug '/ plazma bulutiga ta'sir qiladi. Alyuminiy qotishmasini lazerli boshq kompozit payvandlash natijalari ham uning samaradorligini isbotladi.
5, tolali lazerli payvandlash
Lazerli chuqur penetratsion payvandlash jarayonining kichik teshik effekti lazer ta'sirida metallning kuchli bug'lanishiga bog'liq. Metall bug'lanishining bug' kuchi lazer quvvati zichligi va nur sifati bilan chambarchas bog'liq bo'lib, bu nafaqat lazerli payvandlashning penetratsiya chuqurligiga ta'sir qiladi, balki kichik teshiklarning barqarorligiga ham ta'sir qiladi. Seiji. va boshqalar. SUS304 zanglamaydigan po'latdan yasalgan yuqori quvvatli tolali lazer ustida olib borilgan tadqiqotlar shuni ko'rsatadiki, yuqori tezlikda payvandlash jarayonida payvand cho'zilishi cho'zilib ketadi, bu esa chayqalishni inhibe qiladi, kichik teshik tebranishi barqaror va kichik teshik uchida pufakchalar yo'q. Tolali lazer titanium qotishmasi va alyuminiy qotishmasini yuqori tezlikda payvandlash uchun ishlatilsa, g'ovakliliksiz payvand ham olinishi mumkin. Allen va boshqalar. ning titanium qotishma tolali lazerli payvandlashda himoya gazini nazorat qilish texnologiyasi bo'yicha olib borilgan tadqiqotlar shuni ko'rsatadiki, payvandlash himoya gazining holatini nazorat qilish orqali gazning ishtirokini oldini olish, kichik teshiklarning yopilish vaqtini kamaytirish, payvandlash kichik teshiklarini barqarorlashtirish mumkin. , va payvand chovgumining qotib qolish harakati o'zgarishi mumkin, bu esa payvandning g'ovakliligini kamaytiradi.
6, impulsli lazerli payvandlash
Uzluksiz lazerli payvandlash bilan solishtirganda, lazer chiqishi pulsatsiya rejimini qabul qiladi, bu eritilgan hovuzning davriy va barqaror oqimini ta'minlaydi, bu eritilgan hovuzdagi qabariqning qochishiga yordam beradi va payvandning porozitesini kamaytiradi. TY Kuo va SL Jeng YAG lazerli payvandlashning lazer quvvatini chiqarish rejimining SUS 304L zanglamaydigan po'lat va 690 super qotishma choklarning porozligi va xususiyatlariga ta'sirini o'rgandilar. Natijalar shuni ko'rsatadiki: Kvadrat to'lqinli impulsli lazerli payvandlash uchun, asosiy quvvat 1700 Vt bo'lganda, payvandning g'ovakliligi DP impuls amplitudasining ortishi bilan kamayadi va zanglamaydigan po'latning g'ovakliligi 2,1% dan 0,5% gacha kamayadi va superqotishma 7,1% dan 0,5% gacha kamayadi.
7, payvandlashdan keyin kompozit ishlov berish texnologiyasi
Amaliy muhandislik dasturlarida, hatto payvandlashdan oldin sirt ishlov berish qat'iy bo'lsa va payvandlash jarayoni barqaror bo'lsa ham, alyuminiy qotishmasining lazerli payvandlashi muqarrar ravishda payvand chokini hosil qiladi, shuning uchun porozlikni yo'qotish uchun payvandlashdan keyingi ishlov berishdan foydalanish juda muhimdir. Hozirgi vaqtda usul asosan o'zgartirilgan payvandlashdir. Issiq izostatik presslash texnologiyasi alyuminiy qotishma to'qimalarining g'ovakligi va qisqarishini bartaraf etish usullaridan biri bo'lib, u alyuminiy qotishmasining issiq izostatik presslash va issiqlik bilan ishlov berishning kompozit jarayonini hosil qilish uchun lazerli payvandlashdan keyin alyuminiy qotishmasining stressli issiqlik bilan ishlov berish bilan birlashtiriladi. lazerli payvandlash komponentlari, bu nafaqat payvandning porozitesini yo'q qiladi, balki qo'shma ish faoliyatini yaxshilaydi.
Alyuminiy qotishmasining xususiyatlaridan kelib chiqqan holda, yuqori quvvatli lazerli payvandlashni qo'llashda hali ham ko'p muammolar mavjud, asosiy muammo payvandning porozlik nuqsonini nazorat qilish va payvandlash sifatini yaxshilashdir. Payvandlash jarayonining barqarorligini yaxshilash uchun alyuminiy qotishmasining lazerli payvandlash porozligini muhandislik nazorati payvandlashdan oldin, payvandlash paytida va payvandlashdan keyin barcha jihatlarni hisobga olishi kerak. Shunday qilib, payvandlashdan oldingi lazerli tozalash, payvandlash jarayoni parametrlarining orqa kengligi nisbati nazoratini optimallashtirish, ikki nurli lazerli payvandlash, lazerli boshq kompozit payvandlash, impuls lazerli payvandlash va tolali lazerli payvandlash kabi ko'plab yangi texnologiyalar va jarayonlar olingan.
