Application de fabrication de processus de technologie de soudage au laser

La soudure au laser application de fabrication de processus technologique

Une application fiable et complète de la technologie de soudage laser nécessite une vérification sous plusieurs aspects, notamment les paramètres du processus de soudage au laser, les performances des joints combinées à la simulation numérique, ce n'est qu'alors que nous pouvons former des paramètres de processus adaptés à la fabrication de véhicules.

1.1 Recherche sur les paramètres de processus optimaux

Suivant la norme d'absence de traces de soudure sur la surface extérieure et d'une résistance supérieure à celle du soudage par points par résistance, la soudure au laser des tests de processus ont été effectués sur des plaques d'acier inoxydable avec différentes combinaisons d'épaisseurs. En conséquence, nous avons conclu la combinaison optimale de paramètres pour le soudage au laser du corps en acier inoxydable.

(1) Puissance laser

En soudage laser, il existe un seuil de densité d'énergie laser. En dessous de cette valeur, la profondeur de fusion est très faible. Une fois cette valeur atteinte ou dépassée, la profondeur de fusion augmente considérablement. Les plasmas ne se forment que lorsque la densité de puissance laser sur la pièce dépasse le seuil (qui dépend du matériau), ce qui signifie la progression d'un soudage par fusion profonde stable. Si la puissance laser est inférieure à ce seuil, seule la fusion superficielle de la pièce se produit, et le le processus de soudage est effectué dans un mode de conduction thermique stable. Cependant, lorsque la densité de puissance du laser est proche des conditions critiques pour la formation de minuscules trous, le soudage par fusion profonde et le soudage par conduction alternent, conduisant à un processus de soudage instable, qui à son tour entraîne des fluctuations significatives de la profondeur de fusion. Lors du soudage par pénétration, la puissance du laser contrôle simultanément la profondeur de pénétration et la vitesse de soudage. La profondeur de pénétration du soudage est directement liée à la densité de puissance du faisceau et dépend de la puissance du faisceau incident et du point focal du faisceau. D'une manière générale, pour un faisceau laser d'un certain diamètre, la profondeur de fusion augmente avec la puissance du faisceau. augmente.

(2) Vitesse de soudage

La vitesse de soudage a un effet significatif sur la profondeur de fusion. L'augmentation de la vitesse réduira la profondeur de fusion, mais si la vitesse est trop faible, cela peut provoquer une fusion excessive du matériau et une pénétration du soudage dans la pièce. Par conséquent, pour une certaine puissance laser et un matériau particulier d'une certaine épaisseur, il y a est une plage de vitesse de soudage appropriée, et la profondeur de fusion maximale peut être obtenue à la valeur de vitesse correspondante.

(3) Point focal du faisceau.

La taille du spot du faisceau est l'une des variables les plus importantes dansla soudure au lasercar il détermine la densité de puissance. Cependant, pour les lasers de haute puissance, la mesurer constitue un défi, malgré la présence de nombreuses techniques de mesure indirectes. La taille limite du point de diffraction du foyer du faisceau peut être calculée selon la théorie de la diffraction de la lumière, mais en raison de l'existence d'aberrations dans la lentille de focalisation, la tache réelle est plus grande que la valeur calculée. La méthode de test pratique la plus simple est la méthode Equal Temperature Contour, qui consiste à brûler un morceau de papier épais et après avoir pénétré un panneau en polypropylène, le le point de mise au point et le diamètre du trou sont mesurés. Cette méthode s'appuie sur des tests pratiques pour évaluer avec précision la puissance du laser et la durée d'action du faisceau laser.

(4) Position de mise au point

Pendant le soudage, pour maintenir une densité de puissance suffisante, la position du point focal est critique. Le changement de position du point focal par rapport à la surface de la pièce affecte directement la largeur et la profondeur de la soudure. Le soudage au laser nécessite généralement un certain degré de défocalisation car la densité de puissance au centre du point du faisceau où le laser est focalisé est trop élevée, ce qui peut facilement conduire à une vaporisation et à des trous de perforation. Sur chaque plan s'éloignant du foyer laser, le la distribution de la densité de puissance est relativement uniforme. Il existe deux types de défocalisation : la défocalisation positive et la défocalisation négative. Lorsque le plan focal est au-dessus de la pièce, on parle de défocalisation positive, et vice versa, on parle de défocalisation négative. Selon la théorie de l'optique géométrique, lorsque les plans de défocalisation positif et négatif sont à égale distance du plan de soudage , la densité de puissance sur les plans correspondants est approximativement la même. Cependant, la forme réelle du bain de fusion obtenu est différente. Lors d'une défocalisation négative, une plus grande profondeur de fusion peut être obtenue, ce qui est lié au processus de formation du bain de soudure. Des expériences ont montré que les matériaux commencent à fondre après 50 à 200 μs de chauffage au laser, formant du métal liquide et se vaporisant pour créer de la vapeur à pression ambiante, qui s'échappe à une vitesse extrêmement élevée, émettant une lumière blanche éblouissante. des gaz propulsent le métal liquide vers les bords du bain de fusion, créant une dépression au milieu du bain de fusion. Lors d'une défocalisation négative, la densité de puissance à l'intérieur du matériau est plus élevée qu'à la surface, ce qui entraîne une fusion et une vaporisation plus fortes et permet à l'énergie lumineuse d'être transmise plus profondément dans le matériau. Par conséquent, dans les applications pratiques, la défocalisation négative est utilisée lorsqu’une plus grande profondeur de fusion est requise ; une défocalisation positive est appropriée lors du soudage de matériaux minces.

(5) Contrôle progressif de la montée et de la chute de la puissance du laser aux points de début et de fin du soudage

Lors du soudage laser à pénétration profonde, le problème de porosité existe toujours, quelle que soit la profondeur du cordon de soudure. Lorsque le processus de soudage est terminé et que l'interrupteur d'alimentation est éteint, une dépression apparaîtra à l'extrémité arrière du cordon de soudure. De plus, lorsque la couche de soudage laser recouvre le cordon de soudure d'origine, il peut y avoir une absorption excessive du faisceau laser, conduisant à une surchauffe de la soudure ou à la formation de pores de gaz. Pour éviter les problèmes susmentionnés, un programme peut être établi pour les points de démarrage et d'arrêt de l'alimentation, rendant les temps de démarrage et d'arrêt réglables. C'est-à-dire que la puissance de démarrage augmente électroniquement de zéro à la valeur de puissance réglée sur une courte période et que le temps de soudage est ajusté. Enfin, lorsque le soudage est terminé, la puissance diminue progressivement depuis la puissance réglée jusqu'à zéro.

1.2 Test de performances du connecteur

Conformément aux normes en vigueur, des tests de traction et de cisaillement, des tests de performance en fatigue et des analyses de la microstructure du joint ont été effectués sur les joints soudés au laser de la carrosserie en acier inoxydable. En résumé, la relation entre la résistance, l'apparence et la forme des coutures du joint soudé au laser en acier inoxydable et les paramètres du processus de soudage au laser ont été établis. Ceci fournit une base pour guider la production. Les résultats des tests montrent que pour la même combinaison d'épaisseur de plaque, les performances de fatigue, la charge de traction en cisaillement et la qualité d'apparence des joints soudés au laser des plaques d'acier inoxydable sont toutes supérieures à celles des joints soudés par points par résistance. .

1.3 Recherche en simulation numérique

Un logiciel de calcul par éléments finis est utilisé pour simuler la forme du bain de fusion du joint soudé au laser. Il en résulte la microforme du joint sous différentes combinaisons de paramètres de processus, obtenant ainsi les dimensions microscopiques du cordon de soudure et jugeant la résistance du cordon de soudure. Grâce à la vérification, le modèle mathématique a une grande précision. En production, les paramètres technologiques peuvent être déterminés par calcul numérique, réduisant ainsi le nombre de tests et la consommation de main d’œuvre et de ressources matérielles.

1.4 Forme de base du joint

La forme de base des joints dans l'essai est présentée dans le tableau 1.

Tableau 1 Formes de base des joints

nombre	Formulaire commun	Schéma du connecteur	Plage d'épaisseur de plaque/mm
1	Joint bout à bout		t ≤ 4
2	joint de recouvrement		t1+ t2 ≤6
3	Joint en T		t1 ≥1

1.5 évaluation du processus

Selon les normes pertinentes, grâce à l'exploration théorique des paramètres du processus et à la vérification par des tests métallographiques de processus et de chimie physique, une évaluation et un rapport de processus sont formés, fournissant une base théorique pour guider la production réelle.

 La soudure au laser inspection et analyse de la qualité des coutures

En termes d'inspection et de contrôle de la qualité, il est particulièrement important de contrôler la qualité de l'ensemble du processus de production de soudage laser, car certains cordons de soudage laser sont des soudures laser non pénétrantes. Avant la production de l'opération de soudage, il est nécessaire de vérifier le laser pièce à souder et valider la stabilité des paramètres tels que la puissance de l'équipement de soudage laser et la vitesse de soudage. Pendant le processus de production par soudage, un assemblage strict doit être effectué selon la méthode du processus. En plus de garantir que les surfaces des cordons de soudure s'emboîtent étroitement, il est également nécessaire de surveiller la qualité du soudage en temps réel pendant le processus de soudage. En utilisant des moyens techniques directs ou indirects, il est nécessaire d'analyser et de confirmer si la profondeur de fusion de le soudage au laser répond aux exigences de qualité et les enregistrements stockés sont traçables. En même temps, il a les fonctions d'invite d'alarme ou d'ajustement des paramètres de soudage via la propre fonction adaptative de l'équipement pour compenser. Une fois le soudage terminé, en plus de l'inspection visuelle nécessaire du cordon de soudure, il est également nécessaire d'utiliser des ultrasons technologie de contrôle non destructif pour vérifier la profondeur de fusion du cordon de soudure. En fin de compte, cela garantit que la profondeur de fusion du cordon de soudure laser non pénétrant se situe dans la plage contrôlée, garantissant ainsi le contrôle complet du processus de qualité du soudage.

Pour aller plus loin

En résumé, le non pénétrant la soudure au laser Le processus peut résoudre diverses déformations de soudage dans le processus de soudage par résistance des parois latérales, améliorer la qualité du soudage, remplacer le soudage par points par résistance traditionnel par le soudage au laser, augmenter la résistance du joint soudé, améliorer la qualité extérieure de la carrosserie du véhicule et améliorer l'efficacité de la production. Dans le même temps, la transformation de la technologie de production de véhicules ferroviaires en acier inoxydable a accru la compétitivité de notre entreprise dans le même secteur. L'application de la technologie de soudage au laser aux véhicules ferroviaires améliore non seulement la qualité globale des wagons de voyageurs, mais renforce également l'avantage concurrentiel international des wagons de voyageurs fabriqués en Chine.