1. Εισαγωγή
Η συγκόλληση με λέιζερ καταλαμβάνει σημαντική θέση στη βιομηχανική κατασκευή με την υψηλή ακρίβεια και την υψηλή απόδοση. Ωστόσο, στην επιδίωξη της υψηλότερης απόδοσης συγκόλλησης και της παχύτερης σύνδεσης υλικού, η παραδοσιακή υψηλή - η συγκόλληση με λέιζερ ισχύος έχει συναντήσει τα σημεία συμφόρησης. Ισχυρές παστίλιες πλάσματος, βίαια ανακατεύοντας λιωμένες πισίνες και περιορίζουν την περαιτέρω επέκταση της εφαρμογής του. Σε αυτό το πλαίσιο, οι ερευνητές έχουν στρέψει την προσοχή τους σε ένα ειδικό περιβάλλον διαδικασίας - κενό. Η τεχνολογία συγκόλλησης με λέιζερ κενού συνδυάζει τα υψηλά περιβλήματα - με χαμηλά περιβάλλοντα πίεσης - για να επιτευχθεί μεγαλύτερο βάθος διείσδυσης. Με την ταχεία ανάπτυξη των υψηλών - Power Lasers τα τελευταία χρόνια, αυτή η τεχνολογία έχει οδηγήσει σε μια νέα ζωή, δείχνοντας μεγάλη ερευνητική αξία και δυναμικό εφαρμογής.
2. Σύγκριση μεταξύ συγκόλλησης με λέιζερ κενού και συγκόλλησης με λέιζερ
Σε σύγκριση με την παραδοσιακή συγκόλληση με λέιζερ σε ατμοσφαιρικό περιβάλλον, η συγκόλληση με λέιζερ σε κενό ή χαμηλό περιβάλλον πίεσης- θα υποβληθεί σε θεμελιώδεις αλλαγές στη φυσική του διαδικασία και το αποτέλεσμα συγκόλλησης. Το πιο σημαντικό πλεονέκτημα είναι η απότομη αύξηση του βάθους συγκόλλησης. Μια μεγάλη ποσότητα πειραματικών δεδομένων δείχνει ότι καθώς η πίεση του περιβάλλοντος μειώνεται, το βάθος διείσδυσης συγκόλλησης θα αυξηθεί σημαντικά και υπό ορισμένες συνθήκες μπορεί να φτάσει δύο φορές ή και περισσότερο από αυτό στο ατμοσφαιρικό περιβάλλον. Αυτή η βελτίωση έχει ένα διάστημα "κρίσιμης πίεσης", συνήθως μεταξύ 0,1 kPa και 10 kPa. Όταν η πίεση του περιβάλλοντος είναι χαμηλότερη από αυτό το όριο, η αυξανόμενη τάση του βάθους διείσδυσης θα είναι κορεσμένη ή ακόμα και ελαφρώς μειωμένη. Ως εκ τούτου, η συγκόλληση με λέιζερ κενού μπορεί να επιτύχει βάθος διείσδυσης περίπου 50 mm σε ισχύ λέιζερ 16 kW, η οποία είναι πολύ πέρα από τη συγκόλληση στο ατμοσφαιρικό περιβάλλον και φτάνει σε επίπεδο παρόμοιο με αυτό της συγκόλλησης δέσμης ηλεκτρονίων, αλλά ο απαιτούμενος βαθμός κενού είναι δύο τάξεις μεγέθους χαμηλότερα από εκείνη της συγκόλλησης δέσμης ηλεκτρονίων. Ταυτόχρονα, η γεωμετρία της συγκόλλησης είναι επίσης πολύ βελτιστοποιημένη, γίνεται βαθύτερη και στενότερη, σχηματίζοντας μια βαθιά και παράλληλη μορφολογία συγκόλλησης παρόμοια με εκείνη της συγκόλλησης δέσμης ηλεκτρονίων. Αυτή η εμβαϊκή επίδραση είναι ιδιαίτερα προφανής κατά τη συγκόλληση σε χαμηλές έως μεσαίες ταχύτητες (περίπου 3,0 m/min ή λιγότερο) και όταν η ταχύτητα συγκόλλησης υπερβαίνει τα 4 m/min, η επίδραση της πίεσης του περιβάλλοντος γίνεται αμελητέα.
Το περιβάλλον κενού επιλύει θεμελιωδώς το πρόβλημα του πλασμού στο παραδοσιακό υψηλό - συγκόλληση με λέιζερ. Στην παραδοσιακή συγκόλληση, ο μεταλλικός ατμός που παράγεται από τη δράση του λέιζερ και του υλικού θα σχηματίσει ένα υψηλό - φωτεινότητα πλάσματος, το οποίο θα διασκορπίζει, θα διαθλάρει και θα απορροφήσει το προσπίπτοντα λέιζερ, σχηματίζοντας ένα "φαινόμενο θωράκισης", μειώνοντας έτσι την αποτελεσματική ενέργεια που φτάνει στο τεμάχιο και επηρεάζει το βάθος της μείωσης και τη σταθερότητα της διαδικασίας. Σε ένα περιβάλλον κενού, καθώς η πίεση του περιβάλλοντος μειώνεται από 101 kPa (ατμοσφαιρική πίεση), το μέγεθος και η φωτεινότητα του πλάσματος πλάσματος μειώνονται απότομα. Όταν η πίεση πέφτει στα 10 kPa, η ισχυρή φωταύγεια και το φαινόμενο ψεκασμού εξαφανίζονται βασικά. Όταν η πίεση μειώνεται περαιτέρω στα 0,1 kPa, το πύργο πλάσματος είναι σχεδόν πλήρως καταπιεσμένος και αόρατος στο γυμνό μάτι. Η εξαφάνιση του πλάσματος σημαίνει ότι η ενέργεια του λέιζερ μπορεί να μεταδοθεί στο βάθος του τεμαχίου εργασίας πιο σταθερά και αποτελεσματικά, καθιστώντας ολόκληρη τη διαδικασία συγκόλλησης πιο σταθερή.
Αυτή η βελτίωση της σταθερότητας της διαδικασίας αντικατοπτρίζεται άμεσα στη βελτιστοποίηση της δυναμικής συμπεριφοράς της λιωμένης πισίνας και της κλειδαρότρυπας, η οποία τελικά οδηγεί σε άλμα στην ποιότητα συγκόλλησης. Υψηλή - Οι παρατηρήσεις της κάμερας ταχύτητας διαπίστωσαν ότι υπό συνθήκες κενού, η μέση διάμετρο της εισόδου της κλειδαρότρυπας μειώθηκε και η επιφανειακή τετηγμένη πισίνα έγινε στενότερη και πιο σταθερή. X - ray real - Οι παρατηρήσεις χρόνου αποκάλυψαν περαιτέρω ότι το βάθος της κλειδαρότρυπας στο κενό αυξήθηκε σημαντικά και η γωνία κλίσης του εμπρόσθιου τοιχώματος της κλειδαρότρυπας αυξήθηκε. Η πιο σταθερή ροή της κλειδαρότρυπας και της λιωμένης πισίνας μειώνει σημαντικά τα ελαττώματα συγκόλλησης, όπως οι πόροι και η ψεκασμό που προκαλούνται από την κατάρρευση της κλειδαρότρυπας ή τις βίαιες διακυμάνσεις στην τετηγμένη πισίνα, λαμβάνοντας έτσι υψηλότερη ποιότητα, πυκνή και μη {6} πορώδεις συγκολλήσεις.
3. Εφαρμογή συγκόλλησης με λέιζερ κενού
Με βάση τα σημαντικά πλεονεκτήματα της σταθερής διαδικασίας, δεν υπάρχει υψηλής ποιότητας συγκόλλησης, αν και η τεχνολογία συγκόλλησης με λέιζερ κενού βρίσκεται ακόμη στα αρχικά στάδια εφαρμογής, έχει δείξει μεγάλες δυνατότητες σε υψηλά πεδία κατασκευής ακριβείας, όπως η αυτοκινητοβιομηχανία. Είναι πολύ κατάλληλο για την κατασκευή εξαρτημάτων αυτοκινήτου. Ορισμένα ερευνητικά ιδρύματα και εταιρείες στη Γερμανία το έχουν εφαρμόσει επιτυχώς στη μαζική παραγωγή εξαρτημάτων μετάδοσης, όπως τα πλανητικά ράφια γραναζιών, όπως φαίνεται στο σχήμα 4. Μέσω της συγκόλλησης με λέιζερ κενού, η σύνδεση ακριβείας των εξαρτημάτων του γραναζιού με μέγιστο βάθος διείσδυσης μπορεί να ολοκληρωθεί σε μια φορά που μπορεί να είναι η ανησυχεί για την οξείδωση και την εκτόξευση της ποιότητας. αποκτήθηκε.
Επιπλέον, αυτή η τεχνολογία έχει επίσης επιτύχει σημαντικές ανακαλύψεις στον τομέα της συγκόλλησης παχιάς πλάκας, ανοίγοντας έναν νέο τρόπο για αποτελεσματική, μονή - μεταβίβαση παχής πλάκα συγκόλλησης για συγκόλληση με λέιζερ, η οποία παραδοσιακά χρησιμοποιείται κυρίως για δομές λεπτής πλάκας. Η συγκόλληση με λέιζερ κενού είναι ικανή για συγκόλληση παχιάς πλάκας διαφόρων υλικών όπως δομικό χάλυβα, ανοξείδωτο χάλυβα, νικέλιο - που βασίζονται σε κράματα, κράματα τιτανίου και ακόμη και κράματα χαλκού. Οι έρευνες δείχνουν ότι με ισχύ με λέιζερ 16 kW, μια πλάκα χάλυβα S690QL πάχους 50 mm και ένα κράμα που βασίζεται σε 38 mm - μπορεί να συγκολληθεί με χαμηλή ταχύτητα με μία κίνηση, με καλό σχηματισμό συγκόλλησης. Αυτή η ισχυρή ικανότητα της επιτρέπει να αμφισβητεί άμεσα τη θέση της συγκόλλησης δέσμης ηλεκτρονίων στον τομέα της συγκόλλησης παχιάς πλάκας και έχει επίσης πρόσθετα πλεονεκτήματα όπως χαμηλότερες απαιτήσεις κενού και όχι X - ζητήματα ακτινοβολίας ακτινοβολίας.
Η τεχνολογία συγκόλλησης με λέιζερ κενού ξεπερνά αποτελεσματικά τα σημεία συμφόρησης όπως η παρεμβολή στο πλάσμα και η ασταθής λιωμένη πισίνα σε παραδοσιακό υψηλό - συγκόλληση τροφοδοσίας τοποθετώντας τη συγκόλληση με λέιζερ σε ένα χαμηλό περιβάλλον πίεσης-. Το πιο σημαντικό πλεονέκτημα αυτής της τεχνολογίας είναι ότι μπορεί να αυξήσει σημαντικά τη διείσδυση συγκόλλησης, η οποία συνήθως μπορεί να φτάσει περισσότερο από διπλάσια από εκείνη του ατμοσφαιρικού περιβάλλοντος και να σχηματίζει βαθιές και παράλληλες συγκολλήσεις παρόμοιες με τη συγκόλληση δέσμης ηλεκτρονίων, ενώ ο απαιτούμενος βαθμός κενού είναι πολύ χαμηλότερη από αυτή της συγκόλλησης δέσμης ηλεκτρονίων. Αυτό το άλμα απόδοσης οφείλεται στην αποτελεσματική καταστολή του πτερυγίου πλάσματος από το περιβάλλον κενού, βελτιώνοντας έτσι τη χρήση ενέργειας και τη σταθερότητα της διαδικασίας. Ταυτόχρονα, η πιο σταθερή δυναμική συμπεριφορά της κλειδαρότρυπας και της λιωμένης πισίνας μειώνει επίσης σε μεγάλο βαθμό τα ελαττώματα όπως οι πόροι και η εκτόξευση και η απόκτηση συγκολλήσεων υψηλότερης ποιότητας. Με αυτά τα πλεονεκτήματα, η συγκόλληση με λέιζερ κενού εφαρμόστηκε επιτυχώς στην παραγωγή ακριβείας των εξαρτημάτων μετάδοσης κίνησης αυτοκινήτων και σε μονή - συγκόλληση παχιών πλακών διαφόρων υλικών, δείχνοντας τη δυνατότητα να αμφισβητήσει τη συγκόλληση δέσμης ηλεκτρονίων.
