Thermisch geleidend lassen en dieppenetratielassen

1.Laser thermische geleidbaarheid lasdefinitie en kenmerken

Laser thermisch geleidbaarheidslassen is een methode hiervoor laserlassen. Deze lasmodus heeft een geringe penetratiediepte en een kleine diepte-breedteverhouding. Wanneer de vermogensdichtheid minder dan 10^4~10^5 W/cm2 bedraagt, wordt dit geclassificeerd als geleidingslassen, dat wordt gekenmerkt door zijn geringe smeltdiepte. en lagere lassnelheid.

Tijdens thermisch geleidend lassen werkt laserstralingsenergie in op het oppervlak van het materiaal en wordt de laserstralingsenergie omgezet in warmte op het oppervlak. De oppervlaktewarmte diffundeert naar het binnenste door thermische geleiding, waardoor het materiaal smelt en een gesmolten plas vormt. in het verbindingsgebied tussen de twee materialen. Het gesmolten zwembad beweegt samen met de laserstraal naar voren, en het gesmolten metaal in het gesmolten zwembad beweegt niet vooruit. Terwijl de laserstraal vooruit beweegt, stolt het gesmolten metaal in het gesmolten zwembad en vormt een las die de twee stukken materiaal verbindt.

Laserstralingsenergie werkt alleen op het oppervlak van het materiaal en het smelten van het onderliggende materiaal wordt uitgevoerd door warmtegeleiding. Nadat de laserenergie door de dunne laag van 10 ~ 100 nm op het oppervlak is geabsorbeerd en gesmolten, gaat de oppervlaktetemperatuur door toenemen, waardoor de isotherm van de smelttemperatuur zich diep in het materiaal voortplant. De maximale oppervlaktetemperatuur kan alleen de verdampingstemperatuur bereiken. Daarom wordt de smeltdiepte die met deze methode kan worden bereikt beperkt door de verdampingstemperatuur en thermische geleidbaarheid. Het wordt voornamelijk gebruikt voor het lassen van dunne (ongeveer 1 mm) en kleine onderdelen.

De vermogensdichtheid van de bij het lassen gebruikte straal is laag. Nadat het werkstuk de laser heeft geabsorbeerd, hoeft de temperatuur alleen maar het smeltpunt van het oppervlak te bereiken en vervolgens wordt de warmte overgebracht naar de binnenkant van het werkstuk om door thermische geleiding een gesmolten poel te vormen, dus het is economisch. Bovendien is de lasnaad glad en zonder poriën, en kan worden gebruikt voor de lasbewerking van uiterlijke onderdelen.

Typische toepassingen zijn het lassen van roestvrijstalen gootstenen, metalen balgen, lassen van metalen buisfittingen, enz.

2.Laser-lasdefinitie en -kenmerken met diepe penetratie

Wanneer de vermogensdichtheid groter is dan 10^5~10^7 W/cm2, is het metalen oppervlak door de hitte concaaf in "gaten", waardoor diep penetratielassen ontstaat, dat de kenmerken heeft van een hoge lassnelheid en een grote aspectverhouding.

Het metallurgische fysieke proces van laserlassen met diepe penetratie lijkt sterk op dat van elektronenstraallassen, dat wil zeggen dat het energieconversiemechanisme wordt voltooid via de "kleine gaten"-structuur. Onder bestraling met een straal met een voldoende hoge vermogensdichtheid verdampt het materiaal tot kleine gaatjes vormen. Dit kleine gaatje gevuld met stoom lijkt op een zwart lichaam en absorbeert bijna alle energie van het invallende licht, en de evenwichtstemperatuur in het gat bereikt ongeveer 25,000 graden. Warmte wordt overgedragen van de buitenmuur van dit hoge temperatuurgat. holte, waardoor het metaal rondom de holte smelt. Het kleine gaatje wordt gevuld met stoom van hoge temperatuur die wordt gegenereerd door de continue verdamping van het wandmateriaal onder de bestraling van de balk. De wanden van het kleine gat zijn omgeven door gesmolten metaal en het vloeibare metaal is omgeven door vaste materialen. De vloeistofstroom buiten de gatwand en de oppervlaktespanning van de wandlaag zijn in fase met de continu gegenereerde stoomdruk in de gatholte en behoud een dynamisch evenwicht. De lichtstraal komt continu het kleine gaatje binnen en het materiaal buiten het kleine gaatje stroomt continu. Terwijl de lichtstraal beweegt, bevindt het kleine gaatje zich altijd in een stabiele stroomtoestand. Dat wil zeggen dat het kleine gat en het gesmolten metaal dat de wand van het gat omringt, voorwaarts bewegen met de voorwaartse snelheid van de stuurstraal. Het gesmolten metaal vult de opening die overblijft nadat het kleine gaatje is verwijderd en condenseert dienovereenkomstig, en de las wordt gevormd. Dit alles gebeurt zo snel dat lassnelheden gemakkelijk enkele meters per minuut kunnen bereiken.

Dieppenetratielassen van materialen vereist een zeer hoog laservermogen. Anders dan bij warmtegeleidingslassen smelt dieppenetratielassen niet alleen het metaal, maar verdampt het metaal ook. Het gesmolten metaal wordt onder de druk van metaaldamp afgevoerd om kleine gaatjes te vormen. De laserstraal blijft het onderste deel van het gat verlichten, waardoor het gat zich uitbreidt totdat de dampdruk in het gat in evenwicht is met de oppervlaktespanning en zwaartekracht van het vloeibare metaal. Na diep penetratielassen zal een smalle en uniforme las worden gevormd en de diepte zal over het algemeen groter zijn dan de breedte van de las. Dit proces heeft de kenmerken van een hoge verwerkingssnelheid en een kleine door hitte beïnvloede zone, dus de materiaalvervorming is klein.

Typische toepassingen zijn het lassen van dikke stalen platen (10-25 mm) en het lassen van aluminium behuizingen van elektrische accu's.

3. Kenmerken van laserlassen met diepe penetratie

Hoge aspectverhouding. Omdat gesmolten metaal zich rond een cilindrische kamer met damp van hoge temperatuur vormt en zich naar het werkstuk uitstrekt, wordt de las diep en smal.

Minimale warmte-inbreng. Omdat de temperatuur in het kleine gat erg hoog is, vindt het smeltproces extreem snel plaats, is de warmte-inbreng in het werkstuk erg laag en zijn de thermische vervorming en de door hitte beïnvloede zone klein.

Hoge dichtheid. Omdat de kleine gaatjes gevuld met damp van hoge temperatuur bevorderlijk zijn voor het roeren van het lasbad en het ontsnappen van gas, wat resulteert in een penetratielas zonder poriën. De hoge afkoelsnelheid na het lassen kan de lasstructuur gemakkelijk verfijnen.

Sterke lasnaden. Vanwege de hete warmtebron en de volledige absorptie van niet-metalen componenten wordt het gehalte aan onzuiverheden verminderd, worden de insluitingsgrootte en de verdeling ervan in het gesmolten zwembad veranderd. Voor het lasproces zijn geen elektroden of lasdraden nodig, en de smeltzone is minder vervuild, waardoor de sterkte en taaiheid van de las minimaal gelijk is aan of zelfs groter is dan die van het moedermetaal.

Nauwkeurige controle. Omdat de gefocusseerde lichtvlek klein is, kan de lasnaad met hoge precisie worden gepositioneerd. De laseruitvoer heeft geen "traagheid" en kan op hoge snelheden worden gestopt en opnieuw gestart. Complexe werkstukken kunnen worden gelast met behulp van CNC-straalbewegingstechnologie.

Contactloos atmosferisch lasproces.Omdat de energie afkomstig is van de fotonenbundel en er geen fysiek contact is met het werkstuk, wordt er geen externe kracht op het werkstuk uitgeoefend. Bovendien hebben magnetisme en lucht geen effect op laserlicht.

Voordelen van laserlassen met diepe penetratie:

1) Omdat gerichte laser een veel hogere vermogensdichtheid heeft dan conventionele methoden, resulteert dit in een hoge lassnelheid, een kleine door hitte beïnvloede zone en kleine vervorming, en kan het ook moeilijk te lassen materialen zoals titanium lassen.
2) Omdat de straal gemakkelijk kan worden overgebracht en gecontroleerd, is het niet nodig om regelmatig laspistolen en mondstukken te vervangen, en is er geen vacuüm nodig voor het lassen met elektronenstralen, wat de uitvaltijd en hulptijd aanzienlijk vermindert, waardoor de belastingsfactor en de productie-efficiëntie toenemen zijn hoog.
3) Vanwege het zuiverende effect en de hoge koelsnelheid heeft de lasnaad een hoge sterkte, taaiheid en algehele prestaties.
4）Vanwege de lage gemiddelde warmte-inbreng en de hoge verwerkingsnauwkeurigheid kunnen de herverwerkingskosten worden verlaagd; bovendien zijn de bedrijfskosten van het laserlassen ook laag, wat de verwerkingskosten van het werkstuk kan verlagen.
5) Het kan de straalintensiteit en fijne positionering effectief regelen, en het is gemakkelijk om automatische bediening te realiseren.

Nadelen van laserlassen met diepe penetratie:

1）De lasdiepte is beperkt.

2) De montage van het werkstuk vereist hoge eisen.

3）De eenmalige investering in het lasersysteem is relatief hoog