Termal iletim kaynağı ve derin nüfuzlu kaynak

1.Lazer ısıl iletkenliği kaynak tanımı ve özellikleri

Lazer termal iletkenlik kaynağı bir yöntemdir Lazer kaynak. Bu kaynak modu sığ nüfuz derinliğine ve küçük derinlik-genişlik oranına sahiptir. Güç yoğunluğu 10^4~10^5 W/cm2'den az olduğunda, sığ füzyon derinliği ile karakterize edilen iletim kaynağı olarak sınıflandırılır. ve daha yavaş kaynak hızı.

Termal iletimli kaynak sırasında, lazer radyasyon enerjisi malzemenin yüzeyine etki eder ve lazer radyasyon enerjisi yüzeyde ısıya dönüşür. Yüzey ısısı termal iletim yoluyla iç kısma yayılarak malzemenin erimesine ve erimiş bir havuz oluşturmasına neden olur. iki malzeme arasındaki bağlantı alanında. Erimiş havuz, lazer ışını ile birlikte ileri doğru hareket eder ve erimiş havuzdaki erimiş metal ileri doğru hareket etmez. Lazer ışını ileri doğru hareket ettikçe, erimiş havuzdaki erimiş metal katılaşarak oluşur. iki malzeme parçasını birbirine bağlayan bir kaynak.

Lazer radyasyon enerjisi sadece malzemenin yüzeyine etki eder ve alttaki malzemenin erimesi ısı iletimi ile gerçekleştirilir. Lazer enerjisi yüzeydeki 10~100 nm'lik ince tabaka tarafından emilip eridikten sonra yüzey sıcaklığı devam eder. artması erime sıcaklığının izoterminin malzemenin derinliklerine yayılmasına neden olur. Maksimum yüzey sıcaklığı ancak buharlaşma sıcaklığına ulaşabilir. Dolayısıyla bu yöntemle elde edilebilecek erime derinliği buharlaşma sıcaklığı ve ısıl iletkenlik ile sınırlıdır. Esas olarak ince (yaklaşık 1 mm) ve küçük parçaların kaynağında kullanılır.

Kaynakta kullanılan ışının güç yoğunluğu düşüktür. İş parçası lazeri emdikten sonra, sıcaklığın yalnızca yüzey erime noktasına ulaşması gerekir ve daha sonra ısı, termal iletim yoluyla erimiş bir havuz oluşturmak için iş parçasının iç kısmına aktarılır, bu nedenle ekonomiktir. Ayrıca kaynak dikişi pürüzsüz ve gözenekleri yoktur ve görünüm parçalarının kaynak işlemlerinde kullanılabilir.

Tipik uygulamalar arasında paslanmaz çelik lavabo kaynağı, metal körük, metal boru bağlantı parçaları kaynağı vb. yer alır.

2.Lazer derin nüfuzlu kaynak tanımı ve özellikleri

Güç yoğunluğu 10 ^ 5 ~ 10 ^ 7 W/cm2'den büyük olduğunda, metal yüzey ısı nedeniyle "delikler" halinde içbükey hale gelir ve hızlı kaynak hızı ve büyük en boy oranı özelliklerine sahip derin nüfuzlu kaynak oluşturur.

Lazer derin nüfuzlu kaynağın metalurjik fiziksel süreci, elektron ışın kaynağınınkine çok benzer, yani enerji dönüşüm mekanizması "küçük delik" yapısı aracılığıyla tamamlanır. Yeterince yüksek güç yoğunluğuna sahip bir ışınla ışınlama altında, malzeme buharlaşarak küçük delikler oluşturur. Buharla dolu bu küçük delik siyah bir cisim gibidir, gelen ışığın enerjisinin neredeyse tamamını emer ve delikteki denge sıcaklığı yaklaşık 25,000 dereceye ulaşır. Isı, bu yüksek sıcaklığın dış duvarından aktarılır. boşluk, boşluğu çevreleyen metalin erimesine neden olur. Küçük delik, kirişin ışınlaması altında duvar malzemesinin sürekli buharlaşmasıyla üretilen yüksek sıcaklıktaki buharla doldurulur. Küçük deliğin duvarları erimiş metalle, sıvı metal ise katı malzemelerle çevrilidir. Delik duvarının dışındaki sıvı akışı ve duvar katmanının yüzey gerilimi, delik boşluğunda sürekli olarak üretilen buhar basıncıyla aynı fazdadır. ve dinamik bir dengeyi koruyun. Işık huzmesi sürekli olarak küçük deliğe girer ve küçük deliğin dışındaki malzeme sürekli olarak akar. Işık huzmesi hareket ettikçe küçük delik her zaman kararlı bir akış durumundadır. Yani küçük delik ve delik duvarını çevreleyen erimiş metal, pilot ışının ileri hızıyla birlikte ileri doğru hareket eder. Erimiş metal, küçük delik açıldıktan sonra kalan boşluğu doldurarak yoğunlaşır ve kaynak oluşturulur. Bütün bunlar o kadar hızlı gerçekleşir ki, kaynak hızları dakikada birkaç metreye kolaylıkla ulaşabilir.

Malzemelerin derin nüfuzlu kaynağı çok yüksek lazer gücü gerektirir. Isı iletim kaynağından farklı olarak derin nüfuzlu kaynak sadece metali eritmekle kalmaz, aynı zamanda metali buharlaştırır. Erimiş metal, metal buharının basıncı altında küçük delikler oluşturacak şekilde boşaltılır. Lazer ışını deliğin alt kısmını aydınlatmaya devam ederek delik içindeki buhar basıncı, sıvı metalin yüzey gerilimi ve yerçekimi ile dengelenene kadar deliğin uzamasına neden olur. Derin nüfuziyetli kaynak sonrasında dar ve düzgün bir kaynak oluşacaktır. ve derinliği genellikle kaynağın genişliğinden daha büyük olacaktır. Bu işlem, hızlı işlem hızı ve küçük ısıdan etkilenen bölge özelliklerine sahiptir, bu nedenle malzeme deformasyonu küçüktür.

Tipik uygulamalar kalın çelik levhaların (10-25 mm) kaynaklanması ve güç aküsü alüminyum kabuklarının kaynaklanmasıdır.

3.Lazer derin nüfuzlu kaynağın özellikleri

Yüksek en boy oranı. Erimiş metal, yüksek sıcaklıktaki buharın silindirik bir odasının etrafında oluştuğu ve iş parçasına doğru uzandığı için kaynak derin ve dar hale gelir.

Minimum ısı girişi. Küçük deliğin içindeki sıcaklık çok yüksek olduğundan erime işlemi son derece hızlı gerçekleşir, iş parçasına ısı girişi çok düşüktür ve termal deformasyon ve ısıdan etkilenen bölge küçüktür.

Yüksek yoğunluk. Çünkü yüksek sıcaklıktaki buharla doldurulan küçük delikler, kaynak havuzunun karıştırılmasına ve gazın kaçmasına yardımcı olur ve gözeneksiz nüfuzlu bir kaynak elde edilir. Kaynak sonrası yüksek soğutma hızı, kaynak yapısını kolaylıkla iyileştirebilmektedir.

Güçlü kaynaklar. Sıcak ısı kaynağı ve metalik olmayan bileşenlerin tamamen emilmesi nedeniyle yabancı madde içeriği azalır, eriyik havuzundaki katılım boyutu ve dağılımı değişir. Kaynak işlemi elektrotlara veya dolgu tellerine ve erime bölgesine ihtiyaç duymaz. Daha az kirlenir, bu da kaynağın mukavemetini ve tokluğunu en azından ana metalinkine eşit veya hatta onu aşar hale getirir.

Hassas kontrol. Odaklanan ışık noktası küçük olduğundan kaynak dikişi yüksek hassasiyetle konumlandırılabilir. Lazer çıkışının "atalet"i yoktur ve yüksek hızlarda durdurulup yeniden başlatılabilir. Karmaşık iş parçaları CNC ışın hareketi teknolojisi kullanılarak kaynaklanabilir.

Temassız atmosferik kaynak işlemi.Enerji foton ışınından geldiğinden ve iş parçasıyla fiziksel bir temas olmadığından iş parçasına herhangi bir dış kuvvet uygulanmaz. Ayrıca manyetizma ve havanın lazer ışığına etkisi yoktur.

Lazer derin nüfuzlu kaynağın avantajları:

1) Odaklanmış lazer, geleneksel yöntemlere göre çok daha yüksek bir güç yoğunluğuna sahip olduğundan, hızlı kaynak hızına, küçük ısıdan etkilenen bölgeye ve küçük deformasyona neden olur ve ayrıca titanyum gibi kaynak yapılması zor malzemeleri de kaynaklayabilir.
2）Işının iletilmesi ve kontrol edilmesi kolay olduğundan, kaynak tabancalarının ve nozüllerinin sık sık değiştirilmesine gerek yoktur ve elektron ışın kaynağı için vakum gerekli değildir, bu da aksama süresini ve yardımcı süreyi önemli ölçüde azaltır, dolayısıyla yük faktörü ve üretim verimliliği Yüksek.
3）Saflaştırma etkisi ve yüksek soğuma hızı nedeniyle kaynak dikişi yüksek mukavemete, tokluğa ve genel performansa sahiptir.
4）Düşük ortalama ısı girdisi ve yüksek işleme doğruluğu nedeniyle yeniden işleme maliyetleri azaltılabilir; ayrıca lazer kaynak işletme maliyetleri de düşüktür, bu da iş parçası işleme maliyetlerini azaltabilir.
5）Işın yoğunluğunu ve hassas konumlandırmayı etkili bir şekilde kontrol edebilir ve otomatik çalışmayı gerçekleştirmek kolaydır.

Lazer derin nüfuzlu kaynağın dezavantajları:

1）Kaynak derinliği sınırlıdır.

2）İş parçası montajı yüksek gereksinimler gerektirir.

3）Lazer sistemine tek seferlik yatırım nispeten yüksektir