Vergeleken met traditionele lasmethoden,laserlassenHet heeft aanzienlijke voordelen: lage warmte-inbreng, hoge lassnelheid, kleine warmtebeïnvloede zone.
De laatste jaren wordt laserlassen veelvuldig toegepast in de auto-industrie, scheepsbouw, kernenergie en ruimtevaart.
De luchtvaartindustrie en andere hightechindustrieën maken er steeds meer gebruik van, en door de verlaging van de kosten van complete apparatuursets, wordt het steeds vaker toegepast in de dagelijkse hardwarevoorziening.
En andere toepassingen in het dagelijks leven begonnen zich snel te ontwikkelen. Maar tegelijkertijd kent laserlassen met één laser ook bepaalde nadelen.
Kan niet voldoen aan de steeds uiteenlopendere behoeften: ten eerste zijn de eisen aan de lasnaadopening bij enkelvoudig laserlassen zeer streng.
Het is doorgaans vereist dat de opening kleiner is dan 0,2 mm, anders is het moeilijk om een goede verbinding te realiseren; ten tweede,enkel laserlassenis zeer gevoelig voor lasscheuren
Het is heel gemakkelijk om scheurtjes in de las te veroorzaken, en de samenstelling van de las kan niet worden aangepast om het ontstaan van scheuren te beheersen; ten derde, enkelvoudig
Laserlassen vereist lasers met een extreem hoog vermogen voor het lassen van dikke platen, en het doordringingsvermogen is volledig afhankelijk van het vermogen van de laser.
En de kwaliteit van de lasnaden kan niet volledig worden gegarandeerd.
Om tegemoet te komen aan de behoeften van de ontwikkeling van diverse industrieën, zijn de methoden voor laserlassen verbeterd en is er een bijbehorende ontwikkeling doorgevoerd, zoals in dit artikel wordt beschreven.
De laserdraadvulmethode en andere lasmethoden worden beschreven. Laserdraadvullassen is ontwikkeld op basis van enkelvoudig laserlassen.
Vergeleken met enkelvoudig laserlassen heeft het duidelijke voordelen:
①De montagevereisten van het werkstuk worden aanzienlijk verminderd, omdat de toevoeging van lasdraad aan het lasproces de hoeveelheid smeltbadmetaal sterk vergroot en overbrugging mogelijk maakt.
Verbind met een grotere lasafstand en zorg ervoor dat de las voller is;
De microstructuureigenschappen van het lasgebied kunnen worden gecontroleerd, omdat de samenstelling van de lasdraad verschilt van die van het basismateriaal van de lasverbinding.
Nadat de draad in het smeltbad is gesmolten, kunnen de kwaliteit, samenstelling en verhouding van het smeltbad worden aangepast om het stollingsproces en de vorming van de microstructuur te beheersen.
(3) De energie-input van de lijn is klein, de warmtebeïnvloede zone en de thermische vervorming zijn klein, wat zeer gunstig is voor het lassen van werkstukken met strenge vervormingseisen;
④Met een lager laservermogen kunnen dikkere materialen worden gelast, omdat de lasdraad aan het lasproces wordt toegevoegd, waardoor meerdere lassen mogelijk zijn.
Het smeltbad zal aanzienlijk groter worden, waardoor de lasnaad geopend kan worden om de uiteindelijke afmetingen van het laswerkstuk te verkleinen.
Laserlassen van dikte, en vervolgens het realiseren van meerkanaals laserlassen van dikke plaatmaterialen.
Het verschil tussen laserdraadlassen en laserdraadlassen
De vorm van laserdraadlassen wordt weergegeven in Figuur 1, die verschilt van het laserdraadsolderen dat in Figuur 2 wordt getoond. De basiselementen van beide lasmethoden zijn:
De set bestaat uit een laserstraal, lasdraad, lasonderdelen en beschermgas. Afhankelijk van de daadwerkelijke behoeften wordt besloten of er onderdelen aan toegevoegd moeten worden.
De belangrijkste apparatuur bestaat uit een draadaanvoermachine, een lasmachine, een laspistoolkop voor draadtoevoeging, een laskop en een krachtige laser.
Afbeelding 1 Laserdraadfusielassen
Afbeelding 2 Laserdraadsolderen
Hoewel er uiterlijk gezien in principe geen verschil is tussen de twee lasmethoden, bestaat er wel degelijk een wezenlijk verschil. Bij laserlassen met draad,
De laser maakt doorgaans gebruik van een krachtige vezellaser, zoals weergegeven in figuur 3. De laser heeft niet alleen een lasdraad nodig, maar moet ook het basismetaal smelten.
Het speciale gat-effect van laser-diepdoorlassing wordt gevormd in het basismetaal, waardoor een diep smeltbad ontstaat en de samenstelling van de lasdraad volledig vermengd raakt met de metaalsamenstelling van het basismetaal.
Er ontstaat een nieuw hybride smeltbad, waarvan de elementsamenstelling, verhouding en kwaliteit groter zijn dan die van de lasdraad en het basismateriaal.
Daarom kan, afhankelijk van de materiaaleigenschappen van het basismateriaal zelf, de juiste lasdraad aan het lasproces worden toegevoegd om de lasefficiëntie te verbeteren.
Op visueel vlak worden de scheurweerstand, vermoeiingsweerstand, corrosiebestendigheid, slijtvastheid en andere aspecten van de lasverbinding doelbewust verbeterd.
Bovendien kan laserdraadlassen worden toegepast voor meerkanaals gestapeld lassen, omdat hiermee diepdoorlassen met een klein gat-effect mogelijk is.
De volledige versmelting van de onderste twee lagen van de lasrups voorkomt ernstige defecten door onvoldoende versmelting, waardoor het mogelijk is om verbindingen met een grote dikte te lassen.
WanneerlaserdraadBij het solderen wordt doorgaans een krachtige halfgeleiderlaser gebruikt, zoals weergegeven in figuur 4.
Op de lasdraad zal slechts een zeer kleine hoeveelheid laserlicht op de las inwerken en een kleine hoeveelheid metaal aan het oppervlak van de las smelten, terwijl het smeltbad vrijwel volledig gesmolten is.
De lasdraad wordt gevormd, waardoor de lasprestaties voornamelijk afhangen van de elementaire samenstelling en verhouding van de lasdraad en de gesmolten lasdraad tijdens het lassen.
Het voornaamste doel van laserlassen is het bereiken van een bepaalde verbindingssterkte van de lasverbinding.
En bij afdichting en laserdraadsolderen is het niet mogelijk om meerdere lagen tegelijk te lassen; de bovenste en onderste twee lagen van de las kunnen in principe niet aan elkaar vastzitten.
Nu de gewrichten volledig en effectief vergroeid zijn, zijn de mechanische eigenschappen van het gewricht zeer slecht.
Toepassingsgebied van laserdraadlassen
Door de ontwikkeling van laserlastechnologie en de verhoging van de laservermogenslimiet is het toepassingsgebied vanlaserdraadvullassen
Steeds uitgebreider, met name op de volgende gebieden:
Laserdraadlassen van aluminiumlegering
Over het algemeen wordt aluminiumlegering lasergelast omdat het zelf een hoge reflectiviteit voor laserlicht en een hoge thermische geleidbaarheid heeft.
Bij een hoog laservermogen leidt dit tot aanzienlijke verdamping en verbranding van elementen met een laag kookpunt in aluminiumlegeringen (zoals magnesium, zink, enz.).
Tegelijkertijd beïnvloedt de lage oppervlaktespanning van het gesmolten metaalbad de stollingseigenschappen van de las, en deze redenen leiden tot het ontstaan van problemen bij het laserlassen van aluminiumlegeringen.
Veel problemen – slechte mechanische eigenschappen van lasverbindingen, slechte lasvorming, porositeit en ernstige scheuren. In plaats daarvan wordt een laser gebruikt om de draad te vullen.
Het lassen van een aluminiumlegering zal deze problemen aanzienlijk verhelpen:
①Laserdraadlassen kan de indeuking van het lasoppervlak verbeteren en zo de laskwaliteit effectief verhogen.Het type en de lasspatten zijn gering;
②Het toevoegen van lasdraad kan niet alleen de kristaloriëntatie van cilindrische kristallen in de las beïnvloeden, maar ook de las verdunnen.De kristallijne interface die ontstaat door de relatieve groei van het kolomvormige kernkristal verbetert de lasvorming en verhoogt tevens de absorptiesnelheid van het materiaal voor de laser.
Bij een grotere smeltbreedte neemt de microhardheid licht af, terwijl de treksterkte en rek van de verbinding aanzienlijk zullen toenemen onder de geoptimaliseerde procesparameters.
Verbetering; (3) Lassen met geschikte procesparameters kan geen duidelijke interne defecten opleveren, een microhardheid van HV60 of hoger, en een warmtebeïnvloede zone (HAZ) van de lasverbinding.
Er is geen duidelijke verzwakking van de lasverbinding in het betreffende gebied, en de breuk bevindt zich tijdens de trekproef in het basismateriaal.
Laserdraadlassen van ongelijksoortige metalen
In veeleisende werkomgevingen of vanwege kostenoverwegingen is het vaak nodig om meerdere aspecten van een werkstuk tegelijkertijd te hebben.
Bijzondere eigenschappen, zoals corrosiebestendigheid, hoge specifieke sterkte, hittebestendigheid, slijtvastheid, hoge geleidbaarheid, goede warmteafvoer, enz., maar de overgrote meerderheid
Metalen materialen kunnen niet tegelijkertijd een aantal zeer opvallende bijzondere eigenschappen bezitten, en metalen materialen met bijzondere eigenschappen zijn vaak
Omdat ze schaars en duur zijn en niet in grote hoeveelheden gebruikt kunnen worden, is het handig om verschillende materialen met speciale eigenschappen te gebruiken om een effectieve verbinding te realiseren.
Voldoet mogelijk aan de gebruikseisen. Het verschil in fysische en chemische eigenschappen tussen verschillende metalen is over het algemeen groot, wat onvermijdelijk is tijdens het lasproces.
De vorming van intermetallische verbindingen heeft een grote invloed op de prestaties van lasverbindingen. Brosse intermetallische verbindingen maken de las bovendien zeer gemakkelijk te produceren.
Het is erg moeilijk om met één enkele laser verbindingen van verschillende metalen rechtstreeks te lassen, en de processtabiliteit is moeilijk te controleren.
Moeilijkheden bij de reproductie. Een groot aantal wetenschappers en experts heeft vastgesteld dat laserlassen relatief goed geschikt is voor het lassen van verschillende metalen, en dat de keuze hiervoor passend is.
Het toevoegmateriaal kan de vorming van intermetallische verbindingen tot op zekere hoogte remmen en de mechanische eigenschappen van lasverbindingen aanzienlijk verbeteren.
Prestatie:
①Een Mg/Cu-lapverbinding, gelast met behulp van laserdraadlassen, kan onder geschikte procesparameters goed tot stand komen.De maximale schuifsterkte van verbindingen tussen ongelijke metalen met een bepaalde sterkte kan 164,2 MPa bereiken, wat 64% is van de sterkte van het magnesiumlegeringsbasismetaal.
② Het lassen van Al/Ti-overlapverbindingen en stompe verbindingen is onderzocht, en de resultaten tonen aan dat het lasproces stabiel is en goed gevormd wordt wanneer een rechthoekige lichtvlek wordt gebruikt.Prachtig, breed scala aan procesparameters, hoge laskwaliteit, de maximale treksterkte bereikt 94% van het basismetaal van de aluminiumlegering;Verbeter de lasvorming.Bij werkstukken met dragende functies zal, als de las bezwijkt, de effectieve dikte ervan afnemen en zullen de mechanische eigenschappen verminderen als de las niet goed hecht.
Dit leidt tot spanningsconcentratie aan de rand van de las, waardoor de mechanische eigenschappen afnemen. Bij werkstukken met hoge eisen aan het uiterlijk is het instorten van de las onwenselijk.
Het vastlopen of beschadigen van de rand kan een ernstig visueel effect hebben en is onacceptabel. Om een volledige lasverbinding te verkrijgen, wordt laserlassen toegepast.
Het is een zeer goede methode, omdat de lasdraad in het smeltbad wordt gesmolten, waardoor het volume van het smeltbad effectief wordt vergroot en een volledige lasverbinding wordt gegarandeerd.
Afwijking aan de bijtrand.
Voor werkstukken met een grote voegspleet (doorgaans≥Bij een dikte van 0,3 mm is het lastig om met enkelvoudig laserlassen een effectieve verbinding te realiseren, en kan alleen een kleine vulling worden aangebracht.
Extra materiaal kan de lasnaad opvullen, waardoor laserlassen een zeer effectieve oplossing is.
Nauwe spleet hoeklassen
Met smalbandlaserlassen kan effectief gelast worden aan middelgrote en dikke platen door gebruik te maken van lasers met een laag tot gemiddeld vermogen, en niet alleen door het toevoegen van lasdraad.
Draad om de samenstelling en structuur van het lasmetaal te veranderen, de algehele prestaties van de lasverbinding te verbeteren, maar ook om de helling van het enkelvoudige laserlassen te verbeteren.
De aanpassingsvermogen en fouttolerantie van de mondopening, de smalle warmtebeïnvloede zone van de las en de geringe spanning in de lasverbinding zorgen voor uitstekende prestaties.
Daarom hebben veel deskundigen en wetenschappers de afgelopen jaren relevant onderzoek hiernaar verricht:
①Met behulp van een laser met smalle spleet voor het vullen van meerdere kanalenDe lasmethode voor het lassen van een 40 mm dikke Q345D scheepsstaalplaat laat zien dat met de juiste lasprocesparameters een goede vorm verkregen kan worden.
De lasverbinding is vrij van porositeit en gebreken zoals onvolledige fusie, de slagvastheid van het lascentrum is goed en de treksterkte van de las is hoger dan die van het basismateriaal;
②Het 50 mm dikke rotorstaal werd gelast met behulp van laserlassen met smalle tussenruimte en meerlaags lassen, en de resultaten toonden aan dat de lasprocesparameters geschikt waren.
Het kan een goede vorm krijgen, zonder defecten zoals niet-samensmelting van de zijwanden, de slagvastheid van de verbinding is verminderd, maar de treksterkte is hoger dan die van het moedermateriaal.
Hout;③Het laserlassen met smalle spleet van 20 mm dikke 5083 aluminiumlegering wordt onderzocht, en de resultaten tonen aan dat de juiste lasprocesparameters worden gebruikt.
Een lasverbinding met minder poriën en zonder defecten zoals onvoldoende doorlassing kan worden verkregen.
Toepassingsvoorbeelden en aanbevelingen voor apparatuur en procesparameters
1. Toepassingsvoorbeelden
Verbeter de lasvorming
Vereisten: lassen van 1 mm en 3 mm roestvrij staal, de lasnaad mag geen porositeit vertonen en de vormbaarheid moet goed zijn.
Apparatuur: RFL-C4000 (vezelkerndiameter 200)μm), draadaanvoer, laskop.
Tabel 5 Aanbevelingen voor groefvorm en -grootte
Resultaten: De vormgeving was goed en de las vertoonde geen porositeit, zoals weergegeven in figuur 5.
Figuur 5 Lasvorming en dwarsdoorsnedemorfologie
Laserlassen met smalle spleet en meerlaags lassen
Vereisten: 18 mm dikke Q345 scheepsstaalplaat, gelast, minder lasgaten nodig, geen niet-smeltende verbindingen, treksterkte van de verbinding
De sterkte is hoger dan die van het basismateriaal en de lasvorming is beter.
Apparatuur: RFL-C6000 (vezelkerndiameter 400)μm), draadaanvoer, laskop.
Procesparameters: de lasnaad moet afgeschuind zijn, de grootte van de afschuining is weergegeven in figuur 6, en andere lasprocesparameters staan in tabel 2.
Afbeelding 6 Groefgrootte
Resultaten: De vorming was goed, er was geen sprake van niet-doorsmelting en de las vertoonde in principe geen porositeit, zoals weergegeven in figuur 7, en de trekproef werd uitgevoerd.
Het is bewezen dat de las in het basismateriaal breekt, wat erop wijst dat de treksterkte van de verbinding hoger is dan die van het basismateriaal.
FIG. 7 Metallografisch diagram van een lasdoorsnede
2. Suggestie voor apparatuur en procesparameters
Verbeter de lasvorming en de kwaliteit.
Voor het stomplassen met een laser van gangbare materialen wordt, om de lasvorming te verbeteren, over het algemeen aanbevolen om de diameter van de laser en de vezelkern te optimaliseren.
De laskop moet zo worden ingesteld dat de diameter van de focusvlek tussen 0,4 mm en 0,6 mm ligt, en er moet een lasdraad van de juiste kwaliteit worden gekozen.
De overige lasparameters worden weergegeven in tabel 2 en tabel 3.
Laserlassen met smalle spleet en meerlaags lassen
Voor het meerlaags lassen van middelmatig dikke platen met een smalle spleetlaser wordt over het algemeen aanbevolen om een focuspuntdiameter van 0,6 mm tot 1,0 mm aan te houden.
En de lasdraad moet van de juiste kwaliteit zijn. Daarnaast moet de afmeting van de lasnaad redelijk zijn; de groef mag niet te groot zijn.
Anders is het gemakkelijk om een niet-doorsmelting in de las te veroorzaken, en de algemeen aanbevolen groefgrootte is weergegeven in Tabel 5; het aantal rupsen moet gebaseerd zijn op de maximale voegdikte.
Om een grote dikte te bepalen, wordt aanbevolen om bij de eerste onderlas de maximale lascapaciteit van de apparatuur te gebruiken, en vervolgens na elke diepte één las te lassen.
Over het algemeen 3 mm tot 5 mm; wat betreft de lasprocesparameters die voor elke lasrups worden gebruikt, is het noodzakelijk om rekening te houden met de vereiste lasdiepte en het tijdstip van de las.
De breedte van de voorste laslaag wordt bepaald. Bij een grotere breedte van de laslaag moet de defocussering iets worden verhoogd om te voorkomen dat de zijwand niet goed smelt.
Geplaatst op: 3 april 2025
