Aplikace výrobního procesu technologie laserového svařování Česká republika

Laserové svařování aplikace technologie procesu výroby

Spolehlivá a kompletní aplikace technologie laserového svařování vyžaduje ověření z mnoha hledisek, včetně parametrů procesu laserového svařování, výkonu spoje v kombinaci s numerickou simulací, teprve potom můžeme vytvořit parametry procesu vhodné pro výrobu vozidel.

1.1 Výzkum optimálních parametrů procesu

Podle standardu žádné stopy po svařování na vnějším povrchu a pevnost vyšší než u odporového bodového svařování, laserové svařování procesní testy byly prováděny na deskách z nerezové oceli s různými kombinacemi tloušťky. Výsledkem je optimální kombinace parametrů pro laserové svařování nerezového těla.

(1) Výkon laseru

Při laserovém svařování existuje práh hustoty laserové energie. Pod touto hodnotou je hloubka tání velmi malá. Jakmile je tato hodnota dosažena nebo překročena, hloubka tání se drasticky zvyšuje. Plazma se tvoří pouze tehdy, když hustota výkonu laseru na obrobku překročí prahovou hodnotu (která je závislá na materiálu), což znamená postup stabilního hlubokého tavného svařování. Pokud je výkon laseru pod touto prahovou hodnotou, dochází pouze k povrchovému roztavení obrobku a svařovací proces probíhá v režimu stabilního vedení tepla. Když se však hustota výkonu laseru blíží kritickým podmínkám pro tvorbu drobných děr, střídá se hluboké tavné svařování a kondukční svařování, což vede k nestabilnímu svařovacímu procesu, což má za následek výrazné kolísání hloubky tavení. penetrační svařování, výkon laseru řídí současně hloubku průvaru i rychlost svařování. Hloubka průniku svařování přímo souvisí s hustotou výkonu paprsku a je funkcí výkonu dopadajícího paprsku a ohniska paprsku. Obecně řečeno, pro laserový paprsek určitého průměru se hloubka tavení zvyšuje s výkonem paprsku. zvyšuje.

(2) Rychlost svařování

Rychlost svařování má významný vliv na hloubku tavení. Zvýšení rychlosti způsobí, že hloubka tavení bude mělčí, ale pokud je rychlost příliš nízká, může to způsobit nadměrné tavení materiálu a průnik svařování do obrobku. Proto pro určitý výkon laseru a konkrétní materiál určité tloušťky existuje je vhodný rozsah rychlosti svařování a maximální hloubku tavení lze získat při odpovídající hodnotě rychlosti.

(3) Ohnisko paprsku.

Velikost bodu paprsku je jednou z nejdůležitějších proměnných vlaserové svařováníprotože určuje hustotu výkonu.U vysokovýkonných laserů je však toto měření výzvou, navzdory přítomnosti mnoha nepřímých měřicích technik.Mezní difrakční velikost bodu ohniska paprsku lze vypočítat podle teorie ohybu světla, ale kvůli existenci aberací v zaostřovací čočce je skutečná skvrna větší než vypočítaná hodnota. Nejjednodušší praktickou zkušební metodou je metoda Equal Temperature Contour, která zahrnuje spálení silného kusu papíru a po proražení polypropylenové desky měří se zaostřovací bod a průměr otvoru. Tato metoda se opírá o praktické testování, aby se přesně změřila velikost výkonu laseru a doba působení laserového paprsku.

(4) Poloha zaostření

Během svařování je pro udržení dostatečné hustoty výkonu rozhodující poloha ohniska. Změna polohy ohniska vzhledem k povrchu obrobku přímo ovlivňuje šířku a hloubku svaru. Laserové svařování obvykle vyžaduje určitý stupeň rozostření, protože hustota výkonu ve středu bodu paprsku, kam je laser zaostřen, je příliš vysoká, což může snadno vést k odpařování a proražení otvorů. V každé rovině, která se vzdaluje od laserového ohniska rozložení hustoty výkonu je relativně rovnoměrné. Existují dva typy rozostření: pozitivní rozostření a negativní rozostření. Když je ohnisková rovina nad obrobkem, označuje se to jako pozitivní rozostření a naopak se to nazývá negativní rozostření. Podle teorie geometrické optiky, když jsou pozitivní a negativní roviny rozostření ve stejné vzdálenosti od svařovací roviny , hustota výkonu na odpovídajících rovinách je přibližně stejná. Skutečný tvar získané svarové lázně je však odlišný. Při negativním rozostření lze získat větší hloubku svaru, což souvisí s procesem tvorby svarové lázně. Experimenty ukázaly, že materiály se začnou tavit po 50~200 μs laserového zahřátí, tvoří tekutý kov a vypařují se za vzniku páry pod tlakem místnosti, která tryská extrémně vysokou rychlostí a vydává oslnivé bílé světlo. Současně vysoká koncentrace plynů pohání kapalný kov směrem k okrajům svarové lázně, čímž vytváří prohlubeň uprostřed svarové lázně. Při negativním rozostření je hustota energie uvnitř materiálu vyšší než na povrchu, což vede k silnějšímu tání a odpařování a umožňuje přenos světelné energie hlouběji do materiálu. Proto se v praktických aplikacích používá negativní rozostření, když je požadována větší hloubka fúze; pozitivní rozostření je vhodné při svařování tenkých materiálů.

(5)Postupné řízení vzestupu a poklesu výkonu laseru v počátečních a koncových bodech svařování

Při svařování laserem s hlubokým průvarem problém poréznosti vždy existuje, bez ohledu na hloubku svarového švu. Když je svařovací proces ukončen a hlavní vypínač je vypnutý, objeví se na zadním konci svarového švu prohlubeň. Navíc, když vrstva laserového svařování pokryje původní svarový šev, může docházet k nadměrné absorpci laserového paprsku, což vede k přehřátí svařence nebo tvorbě plynových pórů. Aby se předešlo výše uvedeným problémům, lze vytvořit program pro body startu a zastavení napájení, díky kterému lze časy startu a zastavení nastavit. To znamená, že startovací výkon elektronicky naroste z nuly na nastavenou hodnotu výkonu během krátké doby a doba svařování se upraví. Nakonec, když svařování skončí, výkon postupně klesá z nastaveného výkonu na nulu.

1.2 Test výkonu konektoru

Podle příslušných norem byly na laserových svarových spojích karoserie z nerezové oceli provedeny zkoušky tahem a smykem, zkoušky únavové výkonnosti a analýzy mikrostruktury spoje. Souhrnně řečeno, vztah mezi pevností, vzhledem a tvarem švu laserem svařovaného spoje nerezové oceli a byly stanoveny parametry procesu laserového svařování. To poskytuje základ pro vedení výroby. Výsledky zkoušek ukazují, že při stejné kombinaci tloušťky plechu jsou únavový výkon, smykové tahové zatížení a kvalita vzhledu laserem svařovaných spojů nerezových ocelových plechů lepší než u odporových bodových svarových spojů. .

1.3 Numerický simulační výzkum

Software pro výpočet konečných prvků se používá k simulaci tvaru roztavené lázně laserového svarového spoje. Výsledkem je mikro tvar spoje při různých kombinacích procesních parametrů, čímž se získají mikroskopické rozměry svarového švu a posoudí se pevnost svarového švu. Díky ověření má matematický model vysokou přesnost. Ve výrobě lze technologické parametry stanovit numerickým výpočtem, snížením počtu zkoušek a snížením spotřeby pracovních sil a materiálových zdrojů.

1.4 Základní tvar spoje

Základní tvar spojů v testu je uveden v tabulce 1.

Tabulka 1 Základní formy spojů

číslo	Společná forma	Schéma konektoru	Rozsah tloušťky plechu/mm
1	Tupý kloub		t ≤4
2	břišní kloub		t1+ t2 ≤6
3	T-kloub		t1 ≥1

1.5 hodnocení procesu

Podle příslušných norem je prostřednictvím teoretického zkoumání procesních parametrů a ověřování prostřednictvím procesních a fyzikálně chemických metalografických zkoušek vytvořeno hodnocení procesu a zpráva, poskytující teoretický základ pro směrování skutečné výroby.

 Laserové svařování kontrola a analýza kvality švů

Z hlediska kontroly a kontroly kvality je zvláště důležité kontrolovat kvalitu celého výrobního procesu laserového svařování, protože některé laserové svarové švy jsou nepronikavé laserové svary. Před samotnou výrobou svařovací operace je nutné laser ověřit svařování obrobku a ověřovat stabilitu parametrů, jako je výkon laserového svařovacího zařízení a rychlost svařování. Během procesu výroby svařování by měla být provedena přísná montáž podle procesní metody. Kromě zajištění těsného dosednutí ploch svaru k sobě je také nutné sledovat kvalitu svařování v reálném čase během procesu svařování. Pomocí přímých nebo nepřímých technických prostředků je nutné analyzovat a potvrdit, zda je hloubka natavení laserové svařování splňuje požadavky na kvalitu a uložené záznamy jsou dohledatelné. Zároveň disponuje funkcemi alarmu nebo úpravou svařovacích parametrů prostřednictvím vlastní adaptivní funkce zařízení pro kompenzaci. Po dokončení svařování je kromě nutné vizuální kontroly svarového švu nutné použít také ultrazvuk nedestruktivní testovací technologie pro kontrolu roztavené hloubky svaru. V konečném důsledku to zajišťuje, že hloubka roztavení nepronikajícího laserového svaru je v kontrolovaném rozsahu, což zajišťuje plnou procesní kontrolu kvality svařování.

Proč investovat do čističky vzduchu?

Stručně řečeno, nepronikavé laserové svařování proces může vyřešit různé deformace svařování v procesu odporového svařování bočních stěn, zlepšit kvalitu svařování, nahradit tradiční odporové bodové svařování laserovým svařováním, zvýšit pevnost svarového spoje, zlepšit vnější kvalitu karoserie vozidla a zvýšit efektivitu výroby. Transformací technologie výroby nerezových kolejových vozidel se zároveň zvýšila konkurenceschopnost naší společnosti ve stejném odvětví. Aplikace technologie laserového svařování na kolejová vozidla nejen zlepšuje celkovou kvalitu železničních osobních vozů, ale také zvyšuje mezinárodní konkurenční výhodu železničních osobních vozů čínské výroby.