Applicazione di produzione del processo di tecnologia di saldatura laser

Saldatura laser applicazione del processo tecnologico di produzione

Un'applicazione affidabile e completa della tecnologia di saldatura laser richiede la verifica di molteplici aspetti, tra cui i parametri del processo di saldatura laser, le prestazioni dei giunti combinati con la simulazione numerica. Solo allora potremo formare parametri di processo adatti alla produzione di veicoli.

1.1 Ricerca sui parametri ottimali di processo

Seguendo lo standard di assenza di tracce di saldatura sulla superficie esterna e una resistenza superiore a quella della saldatura a punti a resistenza, saldatura laser sono stati condotti test di processo su piastre di acciaio inossidabile con diverse combinazioni di spessore. Di conseguenza, abbiamo trovato la combinazione ottimale di parametri per la saldatura laser del corpo in acciaio inossidabile.

(1) Potenza del laser

Nella saldatura laser esiste una soglia di densità dell'energia laser. Al di sotto di questo valore, la profondità di fusione è molto bassa. Una volta raggiunto o superato questo valore, la profondità di fusione aumenta drasticamente. I plasma si formano solo quando la densità di potenza del laser sul pezzo supera la soglia (che dipende dal materiale), a indicare il progresso della saldatura per fusione profonda stabile. Se la potenza del laser è inferiore a questa soglia, si verifica solo la fusione superficiale del pezzo e il il processo di saldatura viene eseguito in una modalità di conduzione del calore stabile. Tuttavia, quando la densità di potenza del laser è vicina alle condizioni critiche per la formazione di piccoli fori, la saldatura per fusione profonda e la saldatura per conduzione si alternano, portando a un processo di saldatura instabile, che a sua volta provoca fluttuazioni significative nella profondità di fusione. Durante il laser profondo saldatura a penetrazione, la potenza del laser controlla contemporaneamente sia la profondità di penetrazione che la velocità di saldatura. La profondità di penetrazione della saldatura è direttamente correlata alla densità di potenza del raggio ed è funzione della potenza del raggio incidente e del punto focale del raggio. In generale, per un raggio laser di un certo diametro, la profondità di fusione aumenta all'aumentare della potenza del raggio. aumenta.

(2) Velocità di saldatura

La velocità di saldatura ha un effetto significativo sulla profondità di fusione. Aumentando la velocità si ridurrà la profondità di fusione, ma se la velocità è troppo bassa si può causare un'eccessiva fusione del materiale e una penetrazione della saldatura nel pezzo. Pertanto, per una certa potenza laser e un particolare materiale di un certo spessore, non è un intervallo di velocità di saldatura appropriato e la profondità massima di fusione può essere ottenuta al valore di velocità corrispondente.

(3) Punto focale del fascio.

La dimensione dello spot del fascio è una delle variabili più importanti insaldatura laserperché determina la densità di potenza. Tuttavia, per i laser ad alta potenza, misurarla è una sfida, nonostante la presenza di molte tecniche di misurazione indiretta. La dimensione del punto limite di diffrazione del fuoco del raggio può essere calcolata secondo la teoria della diffrazione della luce, ma a causa dell'esistenza di aberrazioni nella lente di messa a fuoco, il punto effettivo è più grande del valore calcolato. Il metodo di prova pratico più semplice è il metodo Equal Temperature Contour, che prevede la bruciatura di un pezzo di carta spesso e dopo aver penetrato un pannello di polipropilene, il vengono misurati il ​​punto di messa a fuoco e il diametro del foro. Questo metodo si basa su test pratici per valutare con precisione la dimensione della potenza del laser e il tempo di azione del raggio laser.

(4）Posizione di messa a fuoco

Durante la saldatura, per mantenere una densità di potenza sufficiente, la posizione del punto focale è fondamentale. Il cambiamento di posizione del fuoco rispetto alla superficie del pezzo influenza direttamente la larghezza e la profondità della saldatura. La saldatura laser richiede solitamente un certo grado di sfocatura perché la densità di potenza al centro del punto del raggio in cui è focalizzato il laser è troppo elevata, il che può facilmente portare alla vaporizzazione e alla perforazione di fori. Su ciascun piano che si allontana dal fuoco del laser, il la distribuzione della densità di potenza è relativamente uniforme. Esistono due tipi di sfocatura: sfocatura positiva e sfocatura negativa. Quando il piano focale è sopra il pezzo in lavorazione, si parla di defocalizzazione positiva e viceversa, è nota come defocalizzazione negativa. Secondo la teoria dell'ottica geometrica, quando i piani di defocalizzazione positivo e negativo si trovano alla stessa distanza dal piano di saldatura , la densità di potenza sui piani corrispondenti è approssimativamente la stessa. Tuttavia, la forma effettiva del bagno di saldatura ottenuto è diversa. Durante la defocalizzazione negativa si può ottenere una maggiore profondità di fusione, che è correlata al processo di formazione del bagno di saldatura. Gli esperimenti hanno dimostrato che i materiali iniziano a sciogliersi dopo 50~200 μs di riscaldamento laser, formando metallo liquido e vaporizzando per creare vapore a pressione ambiente, che fuoriesce a una velocità estremamente elevata, emettendo una luce bianca abbagliante. Allo stesso tempo, l'alta concentrazione di gas spinge il metallo liquido verso i bordi del bagno di saldatura, creando una depressione al centro del bagno di saldatura. Quando si sfoca negativamente, la densità di potenza all'interno del materiale è maggiore che in superficie, portando a una fusione e vaporizzazione più forti e consente all'energia luminosa di essere trasmessa più in profondità nel materiale. Pertanto, nelle applicazioni pratiche, la defocalizzazione negativa viene utilizzata quando è richiesta una maggiore profondità di fusione; una defocalizzazione positiva è appropriata quando si saldano materiali sottili.

(5) Controllo graduale dell'aumento e della diminuzione della potenza del laser nei punti di inizio e fine saldatura

Durante la saldatura laser a penetrazione profonda, il problema della porosità esiste sempre, indipendentemente dalla profondità del cordone di saldatura. Quando il processo di saldatura è terminato e l'interruttore di alimentazione è spento, apparirà una depressione all'estremità finale del cordone di saldatura. Inoltre, quando lo strato di saldatura laser copre il cordone di saldatura originale, può verificarsi un assorbimento eccessivo del raggio laser, portando al surriscaldamento della saldatura o alla formazione di pori di gas. Per prevenire i suddetti problemi è possibile stabilire un programma per i punti di avvio e arresto della potenza, rendendo regolabili gli orari di avvio e arresto. Ciò significa che la potenza iniziale aumenta elettronicamente da zero al valore di potenza impostato in un breve periodo e il tempo di saldatura viene regolato. Infine, al termine della saldatura, la potenza diminuisce gradualmente dalla potenza impostata fino a zero.

1.2 Test delle prestazioni del connettore

Secondo gli standard pertinenti, sui giunti saldati al laser della carrozzeria in acciaio inossidabile dell'auto sono stati condotti test di trazione e taglio, test di prestazione a fatica e analisi della microstruttura del giunto. In sintesi, la relazione tra resistenza, aspetto e forma della giuntura del giunto saldato al laser in acciaio inossidabile e i parametri del processo di saldatura laser. Ciò fornisce una base per guidare la produzione. I risultati dei test mostrano che, per la stessa combinazione di spessore della piastra, le prestazioni a fatica, il carico di trazione a taglio e la qualità estetica dei giunti saldati al laser delle piastre in acciaio inossidabile sono tutti superiori a quelli dei giunti saldati a punti a resistenza. .

1.3 Ricerca sulla simulazione numerica

Il software di calcolo degli elementi finiti viene utilizzato per simulare la forma del bagno di fusione del giunto saldato al laser. Ciò si traduce nella microforma del giunto in diverse combinazioni di parametri di processo, ottenendo così le dimensioni microscopiche del cordone di saldatura e valutando la resistenza del cordone di saldatura. Attraverso la verifica, il modello matematico ha un'elevata precisione. Nella produzione, i parametri tecnologici possono essere determinati attraverso il calcolo numerico, riducendo il numero di test e diminuendo il consumo di manodopera e risorse materiali.

1.4 Forma base del giunto

La forma base dei giunti nel test è mostrata nella Tabella 1.

Tabella 1 Forme base di giunti

numero	Forma congiunta	Schema del connettore	Intervallo spessore lamiera/mm
1	Giunto di testa		t ≤ 4
2	giunto a giro		t1+ t2 ≤ 6
3	Giunto a T		t1≥1

1.5 valutazione del processo

Secondo gli standard pertinenti, attraverso l'esplorazione teorica dei parametri di processo e la verifica tramite test metallografici di processo e chimica fisica, vengono formati una valutazione e un rapporto del processo, che forniscono una base teorica per guidare la produzione effettiva.

 Saldatura laser ispezione e analisi della qualità delle cuciture

In termini di ispezione e controllo della qualità, è particolarmente importante controllare la qualità dell'intero processo di produzione della saldatura laser, poiché alcuni cordoni di saldatura laser sono saldature laser non penetranti. Prima della produzione dell'operazione di saldatura, è necessario verificare il laser pezzo di saldatura e convalidare la stabilità di parametri quali la potenza dell'attrezzatura per saldatura laser e la velocità di saldatura. Durante il processo di produzione della saldatura, è necessario eseguire un assemblaggio rigoroso in base al metodo di processo. Oltre a garantire che le superfici del cordone di saldatura aderiscano strettamente tra loro, è anche necessario monitorare la qualità della saldatura in tempo reale durante il processo di saldatura. Utilizzando mezzi tecnici diretti o indiretti, è necessario analizzare e confermare se la profondità fusa di la saldatura laser soddisfa i requisiti di qualità e i registri archiviati sono tracciabili. Allo stesso tempo, ha le funzioni di allarme o di regolazione dei parametri di saldatura attraverso la funzione adattiva dell'apparecchiatura per compensare. Una volta completata la saldatura, oltre alla necessaria ispezione visiva del cordone di saldatura, è anche necessario utilizzare gli ultrasuoni tecnologia di test non distruttivi per verificare la profondità del fuso del cordone di saldatura. In definitiva, ciò garantisce che la profondità del fuso del cordone di saldatura laser non penetrante rientri nell'intervallo controllato, garantendo il controllo completo del processo della qualità della saldatura.

Conclusione

In sintesi, il non penetrante saldatura laser Il processo può risolvere varie deformazioni di saldatura nel processo di saldatura a resistenza delle pareti laterali, migliorare la qualità della saldatura, sostituire la tradizionale saldatura a punti a resistenza con la saldatura laser, aumentare la resistenza del giunto saldato, migliorare la qualità esterna della carrozzeria del veicolo e migliorare l'efficienza produttiva. Allo stesso tempo, la trasformazione della tecnologia di produzione dei veicoli ferroviari in acciaio inossidabile ha aumentato la competitività della nostra azienda nello stesso settore. L’applicazione della tecnologia di saldatura laser ai veicoli ferroviari non solo migliora la qualità complessiva delle autovetture ferroviarie, ma aumenta anche il vantaggio competitivo internazionale delle autovetture ferroviarie di fabbricazione cinese.