Применение технологии лазерной сварки в производственном процессе Россия

Лазерная сварка Применение технологического процесса производства

Надежное и полное применение технологии лазерной сварки требует проверки по многим аспектам, включая параметры процесса лазерной сварки, характеристики соединения в сочетании с численным моделированием, только тогда мы сможем сформировать параметры процесса, подходящие для производства транспортных средств.

1.1 Исследование оптимальных параметров процесса

Следуя стандарту отсутствия следов сварки на внешней поверхности и прочности выше, чем у контактной точечной сварки, лазерная сварка Технологические испытания проводились на пластинах из нержавеющей стали с различными комбинациями толщин. В результате мы пришли к выводу об оптимальном сочетании параметров лазерной сварки корпуса из нержавеющей стали.

(1) Мощность лазера

При лазерной сварке существует порог плотности лазерной энергии. Ниже этого значения глубина плавления очень мала. При достижении или превышении этого значения глубина плавления резко увеличивается. Плазма образуется только тогда, когда плотность мощности лазера на заготовке превышает пороговое значение (которое зависит от материала), что означает прогресс стабильной сварки глубоким плавлением. Если мощность лазера ниже этого порога, происходит только поверхностное плавление заготовки, и Процесс сварки осуществляется в режиме стабильной теплопроводности. Однако, когда плотность мощности лазера близка к критическим условиям образования крошечных отверстий, сварка глубоким плавлением и кондуктивная сварка чередуются, что приводит к нестабильному процессу сварки, что, в свою очередь, приводит к значительным колебаниям глубины плавления. При сварке с проплавлением мощность лазера одновременно контролирует глубину проплавления и скорость сварки. Глубина проплавления сварки напрямую связана с плотностью мощности луча и является функцией мощности падающего луча и фокусного пятна луча. Вообще говоря, для лазерного луча определенного диаметра глубина плавления увеличивается с увеличением мощности луча. увеличивается.

(2) Скорость сварки

Скорость сварки оказывает существенное влияние на глубину плавления. Увеличение скорости приведет к уменьшению глубины плавления, но если скорость слишком низкая, это может вызвать чрезмерное плавление материала и проплавление заготовки. Поэтому для определенной мощности лазера и конкретного материала определенной толщины существует Это подходящий диапазон скоростей сварки, а максимальная глубина плавления может быть получена при соответствующем значении скорости.

(3) Фокусное пятно луча.

Размер пятна луча является одной из наиболее важных переменных влазерная сваркапоскольку он определяет плотность мощности. Однако для мощных лазеров ее измерение является сложной задачей, несмотря на наличие многих методов косвенных измерений. Дифракционный предел размера пятна в фокусе луча может быть рассчитан в соответствии с теорией дифракции света, но из-за наличия аберраций в фокусирующей линзе фактическое пятно больше расчетного значения. Самый простой практический метод испытаний - это метод контура равной температуры, который включает в себя прокаливание толстого листа бумаги и после проникновения в полипропиленовую плиту Измеряется пятно фокусировки и диаметр отверстия. Этот метод основан на практических испытаниях для точного измерения мощности лазера и времени воздействия лазерного луча.

(4) Положение фокуса

Во время сварки для поддержания достаточной удельной мощности решающее значение имеет положение фокуса. Изменение положения фокуса относительно поверхности заготовки напрямую влияет на ширину и глубину сварного шва. Лазерная сварка обычно требует определенной степени расфокусировки, поскольку плотность мощности в центре пятна луча, где фокусируется лазер, слишком высока, что может легко привести к испарению и пробиванию отверстий. Распределение плотности мощности относительно равномерное. Существует два типа дефокусировки: положительная дефокусировка и негативная дефокусировка. Когда фокальная плоскость находится над заготовкой, это называется положительной дефокусировкой, и наоборот, она называется отрицательной дефокусировкой. Согласно теории геометрической оптики, когда положительная и отрицательная плоскости дефокусировки находятся на равном расстоянии от плоскости сварки. , плотность мощности на соответствующих плоскостях примерно одинакова. Однако реальная форма получаемой сварочной ванны иная. При отрицательной дефокусировке можно получить большую глубину проплавления, что связано с процессом формирования сварочной ванны. Эксперименты показали, что материалы начинают плавиться после 50–200 мкс лазерного нагрева, образуя жидкий металл и испаряясь, образуя пар комнатного давления, который выбрасывается с чрезвычайно высокой скоростью, излучая ослепительный белый свет. В то же время высокая концентрация Газы продвигают жидкий металл к краям сварочной ванны, создавая депрессию в середине сварочной ванны. При отрицательной дефокусировке плотность мощности внутри материала выше, чем на поверхности, что приводит к более сильному плавлению и испарению и позволяет передавать световую энергию глубже в материал. Поэтому в практических приложениях отрицательную дефокусировку используют, когда требуется большая глубина сварки; Положительная дефокусировка уместна при сварке тонких материалов.

(5)Постепенное повышение и понижение мощности лазера в начальной и конечной точках сварки.

При лазерной сварке с глубоким проплавлением проблема пористости существует всегда, независимо от глубины сварного шва. Когда процесс сварки прекращается и выключатель питания выключается, на хвостовом конце сварного шва появляется углубление. Кроме того, когда слой лазерной сварки покрывает исходный сварной шов, может произойти чрезмерное поглощение лазерного луча, что приводит к перегреву сварного изделия или образованию газовых пор. Чтобы предотвратить вышеупомянутые проблемы, можно установить программу для точек запуска и остановки мощности, что позволяет регулировать время запуска и остановки. То есть пусковая мощность автоматически увеличивается от нуля до заданного значения мощности в течение короткого периода времени, а время сварки регулируется. Наконец, когда сварка заканчивается, мощность постепенно снижается от заданной до нуля.

1.2 Проверка работоспособности разъема

На сварных лазером соединениях кузова автомобиля из нержавеющей стали в соответствии с соответствующими стандартами были проведены испытания на растяжение-сдвиг, испытания на усталостные характеристики и анализ микроструктуры соединения. Таким образом, связь между прочностью, внешним видом и формой шва Установлены параметры лазерного сварного соединения нержавеющей стали и параметры процесса лазерной сварки. Это обеспечивает основу для управления производством. Результаты испытаний показывают, что при одинаковой толщине листов усталостные характеристики, сдвиговая нагрузка и качество внешнего вида соединений листов из нержавеющей стали, полученных лазерной сваркой, превосходят соединения, полученные контактной точечной сваркой. .

1.3 Исследования численного моделирования

Программное обеспечение для расчета методом конечных элементов используется для моделирования формы расплавленной ванны лазерного сварного соединения. В результате получается микроформа соединения при различных сочетаниях параметров процесса, тем самым получая микроскопические размеры сварного шва и оценивая прочность сварного шва. Благодаря проверке математическая модель имеет высокую точность. На производстве технологические параметры можно определять путем численного расчета, что позволяет сократить количество испытаний и снизить затраты трудовых и материальных ресурсов.

1.4 Основная форма сустава

Основная форма соединений в тесте представлена ​​в таблице 1.

Таблица 1 Основные формы соединений

номер	Совместная форма	Схема разъема	Диапазон толщины пластины/мм
1	Стыковое соединение		t ≤4
2	соединение внахлест		t1+ t2 ≤6
3	тройник		t1 ≥1

1.5 оценка процесса

В соответствии с соответствующими стандартами, посредством теоретического исследования параметров процесса и проверки с помощью технологических и физико-химических металлографических испытаний формируются оценка процесса и отчет, обеспечивающие теоретическую основу для управления фактическим производством.

 Лазерная сварка проверка и анализ качества швов

С точки зрения проверки и контроля качества особенно важно контролировать качество всего производственного процесса лазерной сварки, поскольку некоторые швы лазерной сварки представляют собой непроникающие лазерные сварные швы. Перед производством сварочных работ необходимо провести проверку лазера. свариваемую заготовку и проверяем стабильность таких параметров, как мощность лазерного сварочного оборудования и скорость сварки. В процессе сварочного производства должна осуществляться строгая сборка в соответствии с технологическим методом. Помимо обеспечения плотного прилегания поверхностей сварных швов, необходимо также контролировать качество сварки в режиме реального времени в процессе сварки. С помощью прямых или косвенных технических средств необходимо проанализировать и подтвердить, соответствует ли глубина расплава лазерная сварка отвечает требованиям качества, а хранящиеся записи можно отслеживать. В то же время он имеет функции аварийной сигнализации или регулировки параметров сварки с помощью собственной адаптивной функции оборудования для компенсации. После завершения сварки, помимо необходимого визуального контроля сварочного шва, также необходимо использовать ультразвуковой контроль. технология неразрушающего контроля для проверки глубины проплавления сварочного шва. В конечном итоге это гарантирует, находится ли глубина расплава непроникающего лазерного сварочного шва в контролируемом диапазоне, обеспечивая полный технологический контроль качества сварки.

Заключение

Короче говоря, непроникающий лазерная сварка Этот процесс может устранить различные сварочные деформации в процессе контактной сварки боковых стенок, улучшить качество сварки, заменить традиционную точечную сварку лазерной сваркой, увеличить прочность сварного соединения, улучшить внешнее качество кузова автомобиля и повысить эффективность производства. В то же время трансформация технологии производства железнодорожных транспортных средств из нержавеющей стали повысила конкурентоспособность нашей компании в той же отрасли. Применение технологии лазерной сварки в железнодорожном транспорте не только улучшает общее качество пассажирских вагонов, но и повышает международную конкурентоспособность пассажирских вагонов китайского производства.