Aplicación de fabricación de procesos de tecnología de soldadura láser.

Soldadura por láser aplicación de fabricación de procesos tecnológicos

Una aplicación confiable y completa de la tecnología de soldadura láser requiere verificación desde múltiples aspectos, incluidos los parámetros del proceso de soldadura láser, el rendimiento de las juntas combinado con la simulación numérica; solo así podemos formar parámetros de proceso adecuados para la fabricación de vehículos.

1.1 Investigación sobre parámetros óptimos del proceso.

Siguiendo el estándar de ausencia de rastros de soldadura en la superficie exterior y una resistencia superior a la de la soldadura por puntos de resistencia, soldadura por láser Las pruebas del proceso se realizaron en placas de acero inoxidable con diferentes combinaciones de espesores. Como resultado, concluimos la combinación óptima de parámetros para la soldadura láser del cuerpo de acero inoxidable.

(1) potencia del láser

En la soldadura láser, existe un umbral de densidad de energía láser. Por debajo de este valor, la profundidad de fusión es muy pequeña. Una vez que se alcanza o supera este valor, la profundidad de fusión aumenta drásticamente. Los plasmas solo se forman cuando la densidad de potencia del láser en la pieza de trabajo excede el umbral (que depende del material), lo que significa el progreso de una soldadura por fusión profunda estable. Si la potencia del láser está por debajo de este umbral, solo se produce la fusión superficial de la pieza de trabajo y la El proceso de soldadura se lleva a cabo en un modo de conducción de calor estable. Sin embargo, cuando la densidad de potencia del láser está cerca de las condiciones críticas para la formación de pequeños agujeros, la soldadura por fusión profunda y la soldadura por conducción se alternan, lo que lleva a un proceso de soldadura inestable, lo que a su vez resulta en fluctuaciones significativas en la profundidad de la fusión. En la soldadura de penetración, la potencia del láser controla simultáneamente la profundidad de penetración y la velocidad de soldadura. La profundidad de penetración de la soldadura está directamente relacionada con la densidad de potencia del haz y es función de la potencia del haz incidente y del punto focal del haz. En términos generales, para un rayo láser de cierto diámetro, la profundidad de fusión aumenta a medida que la potencia del haz aumenta.

(2) Velocidad de soldadura

La velocidad de soldadura tiene un efecto significativo sobre la profundidad de fusión. Aumentar la velocidad hará que la profundidad de fusión sea menos profunda, pero si la velocidad es demasiado baja, puede provocar una fusión excesiva del material y una penetración de la soldadura en la pieza de trabajo. Por lo tanto, para una determinada potencia del láser y un material particular de cierto espesor, hay es un rango de velocidad de soldadura apropiado y la profundidad máxima de fusión se puede obtener al valor de velocidad correspondiente.

(3) Punto focal del haz.

El tamaño del haz de luz es una de las variables más importantes ensoldadura por láserporque determina la densidad de potencia. Sin embargo, para los láseres de alta potencia, medir esto es un desafío, a pesar de la presencia de muchas técnicas de medición indirectas. El tamaño del punto límite de difracción del foco del haz se puede calcular de acuerdo con la teoría de la difracción de la luz, pero debido a la existencia de aberraciones en la lente de enfoque, el punto real es mayor que el valor calculado. El método de prueba práctico más simple es el método de contorno de temperatura igual, que consiste en chamuscar un trozo de papel grueso y después de penetrar un tablero de polipropileno, el Se miden el punto de enfoque y el diámetro del agujero. Este método se basa en pruebas prácticas para medir con precisión el tamaño de la potencia del láser y el tiempo de acción del rayo láser.

(4) Posición de enfoque

Durante la soldadura, para mantener una densidad de potencia suficiente, la posición del punto focal es crítica. El cambio posicional del foco con respecto a la superficie de la pieza de trabajo afecta directamente el ancho y la profundidad de la soldadura. La soldadura láser generalmente requiere un cierto grado de desenfoque porque la densidad de potencia en el centro del punto del haz donde se enfoca el láser es demasiado alta, lo que puede conducir fácilmente a la vaporización y a la perforación de agujeros. En cada plano que se aleja del foco del láser, el La distribución de la densidad de potencia es relativamente uniforme. Hay dos tipos de desenfoque: desenfoque positivo y desenfoque negativo. Cuando el plano focal está por encima de la pieza de trabajo, se denomina desenfoque positivo y viceversa, se conoce como desenfoque negativo. Según la teoría de la óptica geométrica, cuando los planos de desenfoque positivo y negativo están a la misma distancia del plano de soldadura , la densidad de potencia en los planos correspondientes es aproximadamente la misma. Sin embargo, la forma real del baño de soldadura obtenido es diferente. Durante el desenfoque negativo, se puede obtener una mayor profundidad de fusión, lo que está relacionado con el proceso de formación del baño de soldadura. Los experimentos han demostrado que los materiales comienzan a derretirse después de 50 ~ 200 μs de calentamiento con láser, formando metal líquido y vaporizándose para crear vapor a presión ambiente, que sale disparado a una velocidad extremadamente alta, emitiendo una luz blanca deslumbrante. Al mismo tiempo, la alta concentración de gases impulsa el metal líquido hacia los bordes del baño de soldadura, creando una depresión en el medio del baño de soldadura. Cuando se desenfoca negativamente, la densidad de potencia dentro del material es mayor que en la superficie, lo que provoca una fusión y vaporización más fuertes y permite que la energía luminosa se transmita más profundamente al material. Por tanto, en aplicaciones prácticas, el desenfoque negativo se utiliza cuando se requiere una mayor profundidad de fusión; El desenfoque positivo es apropiado cuando se sueldan materiales delgados.

(5) Control gradual de subida y bajada de la potencia del láser en los puntos de inicio y finalización de la soldadura.

Durante la soldadura láser de penetración profunda, el problema de la porosidad siempre existe, independientemente de la profundidad de la costura de soldadura. Cuando finaliza el proceso de soldadura y se apaga el interruptor de encendido, aparecerá una depresión en el extremo posterior de la costura de soldadura. Además, cuando la capa de soldadura láser cubre la costura de soldadura original, puede haber una absorción excesiva del rayo láser. provocando un sobrecalentamiento de la soldadura o la formación de poros de gas. Para evitar los problemas antes mencionados, se puede establecer un programa para los puntos de inicio y parada de energía, haciendo que los tiempos de inicio y parada sean ajustables. Es decir, la potencia de arranque aumenta electrónicamente desde cero hasta el valor de potencia establecido en un corto período y se ajusta el tiempo de soldadura. Finalmente, cuando finaliza la soldadura, la potencia disminuye gradualmente desde la potencia configurada hasta cero.

1.2 Prueba de rendimiento del conector

De acuerdo con las normas pertinentes, se realizaron pruebas de tracción y corte, pruebas de rendimiento a la fatiga y análisis de la microestructura de la junta en las juntas soldadas con láser de la carrocería de acero inoxidable. En resumen, la relación entre la resistencia, la apariencia y la forma de la costura. Se estableció la unión soldada por láser de acero inoxidable y los parámetros del proceso de soldadura por láser. Esto proporciona una base para guiar la producción. Los resultados de las pruebas muestran que para la misma combinación de espesor de placa, el rendimiento de fatiga, la carga de tracción y corte y la calidad de la apariencia de las uniones soldadas con láser de placas de acero inoxidable son superiores a las de las uniones soldadas por puntos de resistencia. .

1.3 Investigación de simulación numérica

Se utiliza un software de cálculo de elementos finitos para simular la forma del baño fundido de la junta soldada con láser. Esto da como resultado la microforma de la unión bajo diferentes combinaciones de parámetros del proceso, obteniendo así las dimensiones microscópicas de la costura de soldadura y juzgando la resistencia de la costura de soldadura. A través de la verificación, el modelo matemático tiene una alta precisión. En producción, los parámetros tecnológicos se pueden determinar mediante cálculo numérico, reduciendo el número de pruebas y disminuyendo el consumo de mano de obra y recursos materiales.

1.4 Forma básica de articulación

La forma básica de las uniones en la prueba se muestra en la Tabla 1.

Tabla 1 Formas básicas de uniones.

número	Forma conjunta	Diagrama de conector	Rango de espesor de placa/mm
1	Junta a tope		t ≤ 4
2	Junta de solape		t1+ t2≤6
3	junta en T		t1 ≥1

1.5 evaluación del proceso

De acuerdo con los estándares relevantes, a través de la exploración teórica de los parámetros del proceso y la verificación mediante pruebas metalográficas de proceso y química física, se forma una evaluación y un informe del proceso, que proporciona una base teórica para guiar la producción real.

 Soldadura por láser inspección y análisis de la calidad de la costura

En términos de inspección y control de calidad, es especialmente importante controlar la calidad de todo el proceso de producción de soldadura láser, porque algunas costuras de soldadura láser son soldaduras láser no penetrantes. Antes de la producción de la operación de soldadura, es necesario verificar el láser. soldar la pieza de trabajo y validar la estabilidad de parámetros como la potencia del equipo de soldadura láser y la velocidad de soldadura. Durante el proceso de producción de soldadura, se debe realizar un montaje estricto de acuerdo con el método del proceso. Además de garantizar que las superficies de la costura de soldadura encajen estrechamente entre sí, también es necesario controlar la calidad de la soldadura en tiempo real durante el proceso de soldadura. Mediante el uso de medios técnicos directos o indirectos, es necesario analizar y confirmar si la profundidad de fusión de La soldadura láser cumple con los requisitos de calidad y los registros almacenados son rastreables. Al mismo tiempo, tiene las funciones de aviso de alarma o ajuste de parámetros de soldadura a través de la función adaptativa propia del equipo para compensar. Una vez completada la soldadura, además de la necesaria inspección visual de la costura de soldadura, también es necesario utilizar ultrasonidos. Tecnología de prueba no destructiva para comprobar la profundidad de fusión de la costura de soldadura. En última instancia, esto garantiza que la profundidad de fusión de la costura de soldadura láser no penetrante esté dentro del rango controlado, asegurando el control total del proceso de calidad de la soldadura.

Conclusión

En resumen, el no penetrante soldadura por láser El proceso puede resolver diversas deformaciones de soldadura en el proceso de soldadura por resistencia de la pared lateral, mejorar la calidad de la soldadura, reemplazar la soldadura por puntos de resistencia tradicional con soldadura láser, aumentar la resistencia de la junta soldada, mejorar la calidad exterior de la carrocería del vehículo y mejorar la eficiencia de producción. Al mismo tiempo, la transformación de la tecnología de producción de vehículos ferroviarios de acero inoxidable ha aumentado la competitividad de nuestra empresa en la misma industria. La aplicación de la tecnología de soldadura láser a los vehículos ferroviarios no solo mejora la calidad general de los vagones de pasajeros, sino que también mejora la ventaja competitiva internacional de los vagones de pasajeros fabricados en China.