Laserlastechnologie procesproductietoepassing Nederland

Laserlassen technologieproces productietoepassing

Een betrouwbare en volledige toepassing van laserlastechnologie vereist verificatie van meerdere aspecten, waaronder laserlasprocesparameters, gezamenlijke prestaties gecombineerd met numerieke simulatie. Alleen dan kunnen we procesparameters vormen die geschikt zijn voor de productie van voertuigen.

1.1 Onderzoek naar optimale procesparameters

Volgens de norm van geen lassporen op het buitenoppervlak en een sterkte hoger dan die van weerstandspuntlassen, laserlassen Er zijn procestesten uitgevoerd op roestvrijstalen platen met verschillende diktecombinaties. Op basis hiervan kwamen we tot de optimale parametercombinatie voor het laserlassen van de roestvrijstalen behuizing.

(1) Laserkracht

Bij laserlassen bestaat er een drempel voor de laserenergiedichtheid. Beneden deze waarde is de smeltdiepte zeer ondiep. Zodra deze waarde wordt bereikt of overschreden, neemt de smeltdiepte drastisch toe. Plasma's ontstaan ​​alleen wanneer de laservermogensdichtheid op het werkstuk de drempel overschrijdt (die materiaalafhankelijk is), wat de voortgang van stabiel diepsmeltlassen aangeeft. Als het laservermogen onder deze drempel ligt, vindt er alleen oppervlaktesmelting van het werkstuk plaats, en de het lasproces wordt uitgevoerd in een stabiele warmtegeleidingsmodus. Wanneer de laservermogensdichtheid echter in de buurt komt van de kritische omstandigheden voor de vorming van kleine gaatjes, wisselen diepsmeltlassen en geleidingslassen elkaar af, wat leidt tot een onstabiel lasproces, dat op zijn beurt resulteert in aanzienlijke schommelingen in de smeltdiepte. Bij penetratielassen regelt het laservermogen tegelijkertijd zowel de penetratiediepte als de lassnelheid. De laspenetratiediepte houdt rechtstreeks verband met de vermogensdichtheid van de straal en is een functie van het invallende straalvermogen en het brandpunt van de straal. Over het algemeen geldt dat voor een laserstraal met een bepaalde diameter de smeltdiepte toeneemt naarmate het straalvermogen toeneemt. neemt toe.

(2) Lassnelheid

De lassnelheid heeft een aanzienlijk effect op de smeltdiepte. Het verhogen van de snelheid zal de smeltdiepte ondieper maken, maar als de snelheid te laag is, kan dit overmatig smelten van het materiaal en laspenetratie van het werkstuk veroorzaken. Daarom is er voor een bepaald laservermogen en een bepaald materiaal met een bepaalde dikte is een geschikt lassnelheidsbereik, en de maximale smeltdiepte kan worden verkregen bij de overeenkomstige snelheidswaarde.

(3) Straalbrandpunt.

De grootte van de bundelvlek is een van de belangrijkste variabelenlaserlassenomdat het de vermogensdichtheid bepaalt. Voor lasers met hoog vermogen is het meten hiervan echter een uitdaging, ondanks de aanwezigheid van veel indirecte meettechnieken. De diffractielimietvlekgrootte van de bundelfocus kan worden berekend volgens de theorie van lichtdiffractie, maar vanwege het bestaan ​​van aberraties in de focusseerlens is de werkelijke vlek groter dan de berekende waarde. De eenvoudigste praktische testmethode is de Equal Temperature Contour-methode, waarbij een dik stuk papier wordt verschroeid en na het doorboren van een polypropyleenplaat wordt de focuspunt en de diameter van het gat worden gemeten. Deze methode is gebaseerd op praktische tests om nauwkeurig de omvang van het laservermogen en de actietijd van de laserstraal te meten.

(4)Focuspositie

Om tijdens het lassen voldoende vermogensdichtheid te behouden, is de positie van het brandpunt van cruciaal belang. De positionele verandering van de focus ten opzichte van het oppervlak van het werkstuk heeft rechtstreeks invloed op de breedte en diepte van de las. Laserlassen vereist meestal een zekere mate van defocussering, omdat de vermogensdichtheid in het midden van de straalvlek waar de laser is gefocust te hoog is, wat gemakkelijk kan leiden tot verdamping en het ponsen van gaten. Op elk vlak dat zich van de laserfocus af beweegt, De verdeling van de vermogensdichtheid is relatief uniform. Er zijn twee soorten defocussering: positieve defocussering en negatieve defocussering. Wanneer het brandpuntsvlak zich boven het werkstuk bevindt, wordt dit positieve defocussering genoemd, en omgekeerd staat het bekend als negatieve defocussering. Volgens de geometrische opticatheorie, wanneer de positieve en negatieve defocusvlakken zich op gelijke afstand van het lasvlak bevinden , de vermogensdichtheid op de overeenkomstige vlakken is ongeveer hetzelfde. De werkelijke vorm van het verkregen smeltbad is echter anders. Tijdens negatieve defocus kan een grotere smeltdiepte worden verkregen, die verband houdt met het vormingsproces van het smeltbad. Experimenten hebben aangetoond dat materialen beginnen te smelten na 50-200 μs laserverhitting, waarbij vloeibaar metaal wordt gevormd en verdampt om stoom onder kamerdruk te creëren, die met extreem hoge snelheid naar buiten spuit en verblindend wit licht uitstraalt. De hoeveelheid gassen stuwt het vloeibare metaal naar de randen van het smeltbad, waardoor een depressie in het midden van het smeltbad ontstaat. Bij negatieve defocussering is de vermogensdichtheid in het materiaal hoger dan aan de oppervlakte, wat leidt tot sterker smelten en verdampen, en zorgt ervoor dat de lichtenergie dieper in het materiaal kan worden overgebracht. Daarom wordt in praktische toepassingen negatieve defocussering gebruikt wanneer een grotere fusiediepte vereist is; positieve defocussering is geschikt bij het lassen van dunne materialen.

(5) Geleidelijke controle over het laservermogen bij het begin- en eindpunt van het lassen

Bij dieppenetratielaserlassen bestaat er altijd een probleem met de porositeit, ongeacht de diepte van de lasnaad. Wanneer het lasproces wordt beëindigd en de aan/uit-schakelaar wordt uitgeschakeld, verschijnt er een inzinking aan het uiteinde van de lasnaad. Bovendien kan er, wanneer de laserlaslaag de oorspronkelijke lasnaad bedekt, overmatige absorptie van de laserstraal optreden. met als gevolg oververhitting van het laswerk of vorming van gasporiën. Om bovengenoemde problemen te voorkomen kan er een programma worden opgesteld voor de power start- en stoppunten, waardoor de start- en stoptijden instelbaar zijn. Dat wil zeggen dat het startvermogen binnen korte tijd elektronisch wordt opgevoerd van nul naar de ingestelde vermogenswaarde, en dat de lastijd wordt aangepast. Wanneer het lassen ten slotte eindigt, neemt het vermogen geleidelijk af van het ingestelde vermogen naar nul.

1.2 Prestatietest van connector

Volgens relevante normen werden trek-afschuiftests, vermoeidheidstests en analyses van de microstructuur van de verbinding uitgevoerd op de lasergelaste verbindingen van de roestvrijstalen carrosserie. Samenvattend: de relatie tussen sterkte, uiterlijk en naadvorm van de roestvrijstalen laserlasverbinding en de parameters van het laserlasproces werden vastgesteld. Dit biedt een basis voor het begeleiden van de productie. De testresultaten tonen aan dat bij dezelfde plaatdiktecombinatie de vermoeiingsprestaties, schuiftrekbelasting en uiterlijke kwaliteit van de lasergelaste verbindingen van roestvrijstalen platen allemaal superieur zijn aan die van weerstandspuntlasverbindingen. .

1.3 Numeriek simulatieonderzoek

Eindige-elementenberekeningssoftware wordt gebruikt om de vorm van het gesmolten zwembad van de laserlasverbinding te simuleren. Dit resulteert in de microvorm van de verbinding onder verschillende combinaties van procesparameters, waardoor de microscopische afmetingen van de lasnaad worden verkregen en de sterkte van de lasnaad wordt beoordeeld. Door verificatie heeft het wiskundige model een hoge nauwkeurigheid. Bij de productie kunnen technologische parameters worden bepaald door middel van numerieke berekeningen, waardoor het aantal tests wordt verminderd en het verbruik van mankracht en materiële hulpbronnen wordt verlaagd.

1.4 Basisvorm gewricht

De basisvorm van de verbindingen in de test wordt weergegeven in Tabel 1.

Tabel 1 Basisvormen van gewrichten

aantal	Gezamenlijke vorm	Aansluitschema	Plaatdiktebereik/mm
1	Butt gezamenlijke		t ≤ 4
2	schoot gewricht		t1+ t2 ≤6
3	T-verbinding		t1 ≥1

1.5 procesbeoordeling

Volgens relevante normen worden door theoretische verkenning van procesparameters en verificatie door middel van proces- en fysisch-chemische metallografische tests een procesevaluatie en -rapport gevormd, die een theoretische basis bieden voor het begeleiden van de daadwerkelijke productie.

 Laserlassen inspectie en analyse van de naadkwaliteit

In termen van kwaliteitscontrole en -controle is het vooral belangrijk om de kwaliteit van het gehele productieproces van laserlassen te controleren, omdat sommige laserlasnaden niet-penetrerende laserlassen zijn. Vóór de productie van de lasbewerking is het noodzakelijk om de laser te verifiëren laswerkstuk en valideer de stabiliteit van parameters zoals het vermogen en de lassnelheid van laserlasapparatuur. Tijdens het lasproductieproces moet een strikte montage worden uitgevoerd volgens de procesmethode. Naast dat ervoor moet worden gezorgd dat de lasnaadoppervlakken nauw op elkaar aansluiten, is het ook noodzakelijk om tijdens het lasproces de laskwaliteit in realtime te bewaken. Door gebruik te maken van directe of indirecte technische middelen is het noodzakelijk om te analyseren en te bevestigen of de smeltdiepte van het laserlassen voldoet aan de kwaliteitseisen en de opgeslagen gegevens zijn traceerbaar. Tegelijkertijd heeft het de functies van alarmprompt of het aanpassen van lasparameters via de eigen adaptieve functie van de apparatuur om te compenseren. Nadat het lassen is voltooid, is het naast de noodzakelijke visuele inspectie van de lasnaad ook noodzakelijk om ultrasoon te gebruiken niet-destructieve testtechnologie om de smeltdiepte van de lasnaad te controleren. Uiteindelijk zorgt dit ervoor dat de smeltdiepte van de niet-penetrerende laserlasnaad binnen het gecontroleerde bereik ligt, waardoor de volledige procescontrole van de laskwaliteit wordt gegarandeerd.

Conclusie

Kortom, het niet-penetrerende laserlassen Het proces kan verschillende lasvervormingen in het weerstandslasproces van de zijwand oplossen, de laskwaliteit verbeteren, het traditionele weerstandspuntlassen vervangen door laserlassen, de sterkte van de lasverbinding vergroten, de uiterlijke kwaliteit van de voertuigcarrosserie verbeteren en de productie-efficiëntie verbeteren. Tegelijkertijd heeft de transformatie van de productietechnologie voor roestvrijstalen spoorvoertuigen het concurrentievermogen van ons bedrijf in dezelfde sector vergroot. De toepassing van laserlastechnologie op spoorvoertuigen verbetert niet alleen de algehele kwaliteit van treinwagons, maar vergroot ook het internationale concurrentievoordeel van treinwagons van Chinese makelij.