Aplicação de fabricação de processo de tecnologia de soldagem a laser

Soldagem a laser aplicação de fabricação de processo de tecnologia

Uma aplicação confiável e completa da tecnologia de soldagem a laser requer verificação de vários aspectos, incluindo parâmetros do processo de soldagem a laser, desempenho da junta combinado com simulação numérica, só então poderemos formar parâmetros de processo adequados para a fabricação de veículos.

1.1 Pesquisa sobre parâmetros de processo ideais

Seguindo o padrão de ausência de vestígios de soldagem na superfície externa e uma resistência superior à da soldagem a ponto por resistência, soldagem a laser testes de processo foram realizados em placas de aço inoxidável com diferentes combinações de espessura. Como resultado, concluímos a combinação ideal de parâmetros para soldagem a laser do corpo de aço inoxidável.

(1) Potência do laser

Na soldagem a laser, existe um limite de densidade de energia do laser. Abaixo deste valor, a profundidade de fusão é muito rasa. Uma vez atingido ou excedido este valor, a profundidade de fusão aumenta drasticamente. Os plasmas só se formam quando a densidade de potência do laser na peça de trabalho excede o limite (que depende do material), significando o progresso da soldagem por fusão profunda estável. Se a potência do laser estiver abaixo deste limite, ocorre apenas a fusão da superfície da peça de trabalho, e o o processo de soldagem é realizado em um modo de condução de calor estável. No entanto, quando a densidade de potência do laser está próxima das condições críticas para a formação de pequenos furos, a soldagem por fusão profunda e a soldagem por condução se alternam, levando a um processo de soldagem instável, que por sua vez resulta em flutuações significativas na profundidade de fusão. soldagem por penetração, a potência do laser controla a profundidade de penetração e a velocidade de soldagem simultaneamente. A profundidade de penetração da soldagem está diretamente relacionada à densidade de potência do feixe e é uma função da potência do feixe incidente e do ponto focal do feixe. De modo geral, para um feixe de laser de um determinado diâmetro, a profundidade de fusão aumenta à medida que a potência do feixe aumenta.

(2) Velocidade de soldagem

A velocidade de soldagem tem um efeito significativo na profundidade de fusão. Aumentar a velocidade tornará a profundidade de fusão mais rasa, mas se a velocidade for muito baixa, pode causar fusão excessiva do material e penetração de soldagem na peça de trabalho. Portanto, para uma certa potência do laser e um material específico de uma certa espessura, há é uma faixa de velocidade de soldagem apropriada e a profundidade máxima de fusão pode ser obtida no valor de velocidade correspondente.

(3) Ponto focal do feixe.

O tamanho do ponto do feixe é uma das variáveis ​​mais importantes nasoldagem a laserporque determina a densidade de potência.No entanto, para lasers de alta potência, medir isso é um desafio, apesar da presença de muitas técnicas de medição indireta.O tamanho do ponto limite de difração do foco do feixe pode ser calculado de acordo com a teoria da difração de luz, mas devido à existência de aberrações na lente de foco, o ponto real é maior que o valor calculado. O método de teste prático mais simples é o método Equal Temperature Contour, que envolve queimar um pedaço grosso de papel e depois de penetrar em uma placa de polipropileno, o o ponto de foco e o diâmetro do furo são medidos. Este método depende de testes práticos para avaliar com precisão o tamanho da potência do laser e o tempo de ação do feixe de laser.

(4) Posição de foco

Durante a soldagem, para manter a densidade de potência suficiente, a posição do ponto focal é crítica. A mudança de posição do foco em relação à superfície da peça afeta diretamente a largura e a profundidade da solda. A soldagem a laser geralmente requer um certo grau de desfocagem porque a densidade de potência no centro do ponto do feixe onde o laser é focado é muito alta, o que pode facilmente levar à vaporização e à perfuração de furos. a distribuição da densidade de potência é relativamente uniforme. Existem dois tipos de desfocagem: desfocagem positiva e desfocagem negativa. Quando o plano focal está acima da peça de trabalho, isso é chamado de desfocagem positiva e vice-versa, é conhecido como desfocagem negativa. De acordo com a teoria da óptica geométrica, quando os planos de desfocagem positivo e negativo estão a uma distância igual do plano de soldagem , a densidade de potência nos planos correspondentes é aproximadamente a mesma. Porém, o formato real da poça de fusão obtida é diferente. Durante a desfocagem negativa, pode-se obter uma maior profundidade de fusão, o que está relacionado ao processo de formação da poça de fusão. Experimentos mostraram que os materiais começam a derreter após 50 ~ 200 μs de aquecimento a laser, formando metal líquido e vaporizando para criar vapor à pressão ambiente, que jorra a uma velocidade extremamente alta, emitindo uma luz branca deslumbrante. de gases impulsiona o metal líquido em direção às bordas da poça de fusão, criando uma depressão no meio da poça de fusão. Ao desfocar negativamente, a densidade de potência dentro do material é maior do que na superfície, levando a uma fusão e vaporização mais fortes, e permite que a energia luminosa seja transmitida mais profundamente no material. Portanto, em aplicações práticas, a desfocagem negativa é utilizada quando é necessária uma maior profundidade de fusão; a desfocagem positiva é apropriada ao soldar materiais finos.

(5) Controle gradual de aumento e queda da potência do laser nos pontos inicial e final da soldagem

Durante a soldagem a laser de penetração profunda, o problema de porosidade sempre existe, independentemente da profundidade da costura de solda. Quando o processo de soldagem é encerrado e o interruptor de alimentação é desligado, uma depressão aparecerá na extremidade final da costura de solda. Além disso, quando a camada de soldagem a laser cobre a costura de solda original, pode haver absorção excessiva do feixe de laser, levando ao superaquecimento da soldagem ou à formação de poros de gás. Para evitar os problemas acima mencionados, um programa pode ser estabelecido para os pontos de partida e parada da energia, tornando os tempos de partida e parada ajustáveis. Ou seja, a potência inicial aumenta eletronicamente de zero até o valor de potência definido em um curto período e o tempo de soldagem é ajustado. Finalmente, quando a soldagem termina, a potência diminui gradualmente da potência definida até zero.

1.2 Teste de desempenho do conector

De acordo com os padrões relevantes, testes de tração-cisalhamento, testes de desempenho de fadiga e análises da microestrutura da junta foram realizados nas juntas soldadas a laser da carroceria de aço inoxidável. da junta soldada a laser de aço inoxidável e os parâmetros do processo de soldagem a laser foram estabelecidos. Isso fornece uma base para orientar a produção. Os resultados do teste mostram que, para a mesma combinação de espessura de placa, o desempenho de fadiga, a carga de tração e a qualidade da aparência das juntas soldadas a laser de placas de aço inoxidável são superiores às das juntas soldadas por pontos de resistência. .

1.3 Pesquisa de simulação numérica

O software de cálculo de elementos finitos é usado para simular a forma da poça fundida da junta soldada a laser. Isso resulta no micro formato da junta sob diferentes combinações de parâmetros de processo, obtendo assim as dimensões microscópicas da costura de solda e julgando a resistência da costura de solda. Através da verificação, o modelo matemático tem alta precisão. Na produção, os parâmetros tecnológicos podem ser determinados através de cálculo numérico, reduzindo o número de testes e diminuindo o consumo de mão de obra e recursos materiais.

1.4 Forma básica de junta

A forma básica das juntas no teste é mostrada na Tabela 1.

Tabela 1 Formas básicas de juntas

número	Formulário conjunto	Diagrama do conector	Faixa de espessura da placa/mm
1	Junta de bunda		t ≤ 4
2	junta sobreposta		t1+ t2 ≤6
3	Junta em T		t1 ≥1

1.5 avaliação do processo

De acordo com as normas pertinentes, por meio da exploração teórica dos parâmetros do processo e da verificação por meio de testes metalográficos de processo e físico-químicos, são formados uma avaliação e um relatório do processo, fornecendo uma base teórica para orientar a produção real.

 Soldagem a laser inspeção e análise de qualidade de costura

Em termos de inspeção e controle de qualidade, é especialmente importante controlar a qualidade de todo o processo de produção da soldagem a laser, pois algumas costuras de soldagem a laser são soldas a laser não penetrantes. peça de soldagem e validar a estabilidade de parâmetros como potência do equipamento de soldagem a laser e velocidade de soldagem. Durante o processo de produção de soldagem, uma montagem rigorosa deve ser realizada de acordo com o método do processo. Além de garantir que as superfícies da costura de soldagem se encaixem perfeitamente, também é necessário monitorar a qualidade da soldagem em tempo real durante o processo de soldagem. Utilizando meios técnicos diretos ou indiretos, é necessário analisar e confirmar se a profundidade fundida do a soldagem a laser atende aos requisitos de qualidade e os registros armazenados são rastreáveis. Ao mesmo tempo, possui as funções de alerta de alarme ou ajuste dos parâmetros de soldagem através da função adaptativa do próprio equipamento para compensar. Após a conclusão da soldagem, além da necessária inspeção visual da costura de soldagem, também é necessário o uso de ultrassom tecnologia de testes não destrutivos para verificar a profundidade fundida da costura de soldagem. Em última análise, isso garante se a profundidade fundida da costura de soldagem a laser não penetrante está dentro da faixa controlada, garantindo o controle total do processo de qualidade da soldagem.

Conclusão

Em resumo, o não penetrante soldagem a laser O processo pode resolver várias deformações de soldagem no processo de soldagem por resistência da parede lateral, melhorar a qualidade da soldagem, substituir a soldagem a ponto por resistência tradicional pela soldagem a laser, aumentar a resistência da junta soldada, melhorar a qualidade externa da carroceria do veículo e aumentar a eficiência da produção. Ao mesmo tempo, a transformação da tecnologia de produção de veículos ferroviários em aço inoxidável aumentou a competitividade da nossa empresa no mesmo setor. A aplicação da tecnologia de soldagem a laser em veículos ferroviários não apenas melhora a qualidade geral dos vagões ferroviários de passageiros, mas também aumenta a vantagem competitiva internacional dos vagões ferroviários de passageiros fabricados na China.