'n Gids tot die basiese beginsels van lasersweis

Lasersweis Basiese beginsels

Lasersweis is 'n nie-kontakproses wat toegang tot die sweissone vereis vanaf die een kant van die dele wat gesweis word.

• Die sweislas word gevorm soos die intense laserlig die materiaal vinnig verhit, tipies bereken in milli-sekondes.

• Daar is tipies 3 tipes sweislasse:

- Geleidingsmodus.

– Geleiding/penetrasiemodus.

- Penetrasie- of sleutelgatmodus.

• Geleidingsmodus-sweiswerk word uitgevoer teen lae energiedigtheid en vorm 'n sweisklomp wat vlak en wyd is.

• Geleiding/penetrasiemodus vind plaas by medium energiedigtheid, en toon meer penetrasie as geleidingsmodus.

• Die penetrasie- of sleutelgatmodussweiswerk word gekenmerk deur diep smal sweislasse.

– In hierdie modus vorm die laserlig 'n filament van verdampte materiaal wat bekend staan as 'n "sleutelgat" wat in die materiaal strek en 'n kanaal verskaf vir die laserlig om doeltreffend in die materiaal af te lewer.

– Hierdie direkte lewering van energie in die materiaal maak nie staat op geleiding om penetrasie te verkry nie, en verminder dus die hitte in die materiaal en verminder die hitte-geaffekteerde sone.

Geleidingsweiswerk

• Geleidingsverbinding beskryf 'n familie van prosesse waarin die laserstraal gefokus is:

– Om 'n drywingsdigtheid in die orde van 10³ Wmm⁻² te gee

– Dit versmelt materiaal om 'n voeg te skep sonder noemenswaardige verdamping.

• Geleidingsweiswerk het 2 modusse:

- Direkte verwarming

- Energie-oordrag.

Direkte hitte

• Tydens direkte verhitting,

– hittevloei word beheer deur klassieke termiese geleiding vanaf 'n oppervlakhittebron en die sweislas word gemaak deur gedeeltes van die basismateriaal te smelt.

• Die 1ste geleidingslasse is in die vroeë 1960's gemaak, met laekrag gepulseerde robyn en CO2 lasers vir draadverbindings.

• Geleidingslasse kan gemaak word in 'n wye reeks metale en legerings in die vorm van drade en dun velle in verskeie konfigurasies met behulp van.

- CO2 , Nd:YAG en diode lasers met kragvlakke in die orde van tientalle watt.

– Direkte verhitting deur a CO2 laserstraal kan ook gebruik word vir skoot- en stompsweislasse in polimeerplate.

Transmissiesweiswerk

• Transmissiesweiswerk is 'n doeltreffende manier om polimere te verbind wat die naby-infrarooi straling van Nd:YAG en diodelasers oordra.

• Die energie word geabsorbeer deur nuwe intervlak-absorpsiemetodes.

• Komposiete kan verbind word mits die termiese eienskappe van die matriks en wapening soortgelyk is.

• Die energie-oordragmodus van geleidingsweiswerk word gebruik met materiale wat naby-infrarooi straling oordra, veral polimere.

• 'n Absorberende ink word by die koppelvlak van 'n skootlas geplaas. Die ink absorbeer die laserstraalenergie, wat in 'n beperkte dikte van omliggende materiaal gelei word om 'n gesmelte tussenvlakfilm te vorm wat as die sweislas stol.

• Dik seksie skoot lasse kan gemaak word sonder om die buitenste oppervlaktes van die voeg te smelt.

• Stiksweislasse kan gemaak word deur die energie na die laslyn te rig teen 'n hoek deur materiaal aan die een kant van die las, of vanaf die een kant as die materiaal hoogs deurlaatbaar is.

Laser soldeer en soldeer

• In die lasersoldeer- en soldeerprosesse word die balk gebruik om 'n vullertoevoeging te smelt, wat die rande van die las natmaak sonder om die basismateriaal te smelt.

• Lasersoldeer het in die vroeë 1980's gewild begin word vir die aansluiting van die leidings van elektroniese komponente deur gate in gedrukte stroombaanborde. Die proses parameters word bepaal deur die materiaal eienskappe.

Penetrasie lasersweis

• By hoë drywingsdigthede sal alle materiale verdamp as die energie geabsorbeer kan word. Wanneer dus op hierdie manier gesweis word, word 'n gat gewoonlik deur verdamping gevorm.

• Hierdie "gat" word dan deur die materiaal getrek met die gesmelte mure wat agter dit verseël.

• Die resultaat is wat bekend staan as 'n "sleutelgatsweislas. Dit word gekenmerk deur sy parallelsydige smeltsone en smal breedte.

Lasersweisdoeltreffendheid

• 'n Term om hierdie konsep van doeltreffendheid te definieer, staan bekend as die "aansluitingsdoeltreffendheid".

• Die aansluitingsdoeltreffendheid is nie 'n ware doeltreffendheid nie, aangesien dit eenhede van (mm2 verbind /kJ verskaf).

– Doeltreffendheid=Vt/P (die wederkerige van die spesifieke energie in sny) waar V = deurloopspoed, mm/s; t = dikte gesweis, mm; P = invallende krag, KW.

Sluit aan by Doeltreffendheid

• Hoe hoër die waarde van die voegdoeltreffendheid, hoe minder energie word aan onnodige verhitting bestee.

– Laer hitte-geaffekteerde sone (HAZ).

- Laer vervorming.

• Weerstandsweiswerk is die doeltreffendste in hierdie opsig omdat die samesmelting en HAZ-energie slegs gegenereer word by die hoë weerstand koppelvlak wat gesweis moet word.

• Laser- en elektronstraal het ook goeie doeltreffendheid en hoë drywingsdigthede.

Prosesvariasies

• Arc Augmented Laser Welding.

– Die boog van 'n TIG-fakkel wat naby die laserstraal-interaksiepunt gemonteer is, sal outomaties op die lasergegenereerde brandpunt sluit.

– Die temperatuur wat vir hierdie verskynsel benodig word, is ongeveer 300°C bo die omgewingstemperatuur.

– Die effek is óf om 'n boog te stabiliseer wat onstabiel is as gevolg van sy dwarsspoed óf om die weerstand van 'n boog wat stabiel is te verminder.

– Die sluiting vind slegs plaas vir boë met 'n lae stroom en dus stadige katodestraal; dit wil sê vir strome minder as 80A.

– Die boog is aan dieselfde kant van die werkstuk as die laser wat verdubbeling van die sweisspoed vir 'n beskeie toename in die kapitaalkoste moontlik maak.

• Twin Beam Laser Welding

– As 2 laserstrale gelyktydig gebruik word, is daar die moontlikheid om die sweisbadgeometrie en die sweiskraalvorm te beheer.

– Deur 2 elektronstrale te gebruik, kan die sleutelgat gestabiliseer word wat minder golwe op die sweispoel veroorsaak en 'n beter penetrasie en kraalvorm gee.

– 'n excimer en CO2 laserstraalkombinasie het verbeterde koppeling getoon vir die sweis van materiale met hoë reflektiwiteit, soos aluminium of koper kon verkry word.

– Die verbeterde koppeling is hoofsaaklik oorweeg as gevolg van:

• verandering van die reflektiwiteit deur oppervlakrimpeling wat deur die eksimer veroorsaak word.

• 'n sekondêre effek wat ontstaan deur koppeling deur die eksimer-gegenereerde plasma.