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这些材料也能用激光焊接机来进行焊接了,市场利润将达到5个亿

发布:2022-03-07 10:11作者:www.huyunjituan.com点击:1029次

这些材料也能用激光焊接机来进行焊接了,市场利润将达到5个亿!铝合金由于其重量轻、密度低、弹性和韧性好、比电阻高、耐磨、耐腐蚀、导电导热性好、切削加工性好等优点,在其他行业得到广泛应用。在电子产品中,铝合金主要用于家居制造,不锈钢广泛用于结构内饰。钢和铝的可靠不同焊接性一直是焊接过程中的一个挑战。主要原因是钢和铝的物理性能差别很大,互溶度低,钢和铝容易形成脆性的铁铝金属间合金。化合物 焊接接头的机械性能显着降低。
与其他焊接方法相比,激光焊接采用高能激光束作为焊接热源,具有加热集中、热控制简单、加热范围小、焊接电压和焊接变形小等优点。一些研究人员的最爱。研究人员使用脉冲 Nd: YAG 激光器对不锈钢和铝合金进行脉冲检测,并研究了激光焊接参数对未熔透和粘合表面的影响。电流高达128A,电流和脉冲如果产品直径不超过1200A ms,可以避免不锈钢另一面出现裂纹,使焊缝不产生裂纹和一定的熔深。有研究人员发现,在深熔激光焊接模式下,当熔深小于500m时,接头形状固定完好,金属间连接从焊缝中去除,焊缝的硬度和强度增加。
以前的研究依赖于点焊或脉冲缝焊。该产品基于数字调制连续光纤激光器。新的焊接工艺用于研究激光焊接参数对熔深、缺陷和点焊性能的影响。市场上铝和钢微磁盘的使用提供了一些线索。
测试条件和程序
材料和设备的测试
样板材质:0.1mm厚316L不锈钢和0.6mm厚6063铝合金,样板尺寸为10×30mm、30×50mm,缝制两块薄板。
焊接设备:激光焊接机,激光波长1064 nm,平均功率cw 250 W,峰值功率1.5 kW,带电流表和100 mm平面物场。
2、测试方法:
焊接时,将不锈钢板放在铝合金板上,在焊接过程中采用高速螺旋焊接。连续4个焊点,焊点间距1mm,对Ф0.5mm和Ф0.7mm圆一一扫描。在显微镜下观察焊缝的形貌,并准备金相步骤来观察焊缝的形貌并分析界面处的金属间化合物。
当控制口激活的信号为1时,激光器激活的信号为高电平,此时激光器不能发光;当栅极激活信号为0时,启动信号可以发出低电平光。加入CW数字调制方式后,将连续的低电平光信号调制成脉冲方波,激光器发出的波形为方波。激光能量通过改变发射光的频率和效率等参数来控制。
结果和讨论
在 0.25kW、50mm/s 和 50%、30% 和 10% 的占空比下焊接一个 Ф0.5mm 的螺旋圆。在 50% 的占空比期间,热量输出过高,金属飞溅会导致表面凹陷,这很容易导致点蚀等缺陷。
焊接不同的铝钢金属时,在熔化线附近会形成许多脆性的金属间化合物(Fe、Al)层,铝钢的热膨胀系数变化很大。焊接铝和钢时,在熔化线附近会产生高热应力。侵蚀金属间化合物的脆性层并引起热裂。高热量直接焊接增加了接头的熔深和宽度,界面接头表面的增加提高了接头的力学性能,但由于接头之间的剧烈反应。大量溶解。池,由许多脆弱的连接形成,更多的残余应力和更大的裂缝风险。
有效的螺旋焊接后,会出现明显的裂纹和过度烧伤。为避免裂纹和孔洞等缺陷,请使用表 1 中的组合螺旋 (1) + (2) 进行小功率焊接。先溶解于(1)中的化合物,然后再溶解于(2)中。经过几个参数的优化,初始焊接功率为0.22 kW,焊缝设计良好,具有一定的抗拉强度。
裂纹断裂有两种断裂条件:束的剪切条件和母材的断裂条件。参考上表,样品1和样品3的焊缝主要沿两块板的结合面损坏。样品 2 中的一些焊点与不锈钢板分离,并在表面出现孔洞。实验过程中,试样2的抗拉强度高于试样1。试样1的第一道焊缝填充率为50%,供热量较高,熔池反应剧烈。不锈钢和铝板之间的连接。当占空比为10%时,调制脉冲能量减小,总供热量太小,使Fe和Al在焊接过程中没有完全分解结合,Fe-Al结合层较弱,抗拉强度较低.小的。
为进一步考察接头的力学性能,对焊点中心区、接头近端区和铝合金中的金母金属进行硬度测试,取5个点每个区域。 † 见图 5。焊接硬度低于不锈钢母材,但高于铝合金母材。接头的硬度从焊缝中心到熔线区域逐渐减小。大多数焊缝是金属间化合物(Fe、Al),非常脆,硬度为70~80HV。
对于样品2,对焊接后的主要和次要接头的性能进行了更详细的分析,如图1和2所示。焊缝的熔化范围以“齿”的形式结合在铝合金中。
B区到熔合线的距离约为5m,宽度约为3m。能谱分析表明,该区域的Al-Fe约为2:1(FeAl2.C可能具有相似的成分)。表面距熔化线约 103 m,而 Al: Fe 距熔化线约 103 µm。为1:1,成分可以是FeAl。另一个浅白色部分是不锈钢和其他合金的固溶体。原子百分比根据不同的扩散速率而变化。在激光焊接过程中,仅当铝原子上升时,Fe+Al→FeAl。熔池分散,先形成FeAl2。由于金属间化合物的高硬度和脆性,由于它们的厚度和连续性,使这些金属间化合物的结合性能不同程度地劣化,并在这些金属间化合物中形成微裂纹。
元素Al主要存在于铝合金的母材中,少量存在于接头底部的板状区域; Fe元素主要存在于不锈钢中。该区域包含Al和Fe以及Fe-Al。
到底
(1) 数字调制连续波激光器产生微量级方波,有效减少发热,防止不锈钢开裂。
(2) 螺旋焊采用0.22 kW,频率50 Hz,占空比50%和功率0.15 kW,频率50 Hz,占空比30%的组合,防止不锈钢层裂纹扩展,仅防止裂缝。 † 在熔化区,焊缝与不锈钢母材分离,切削力显着增加,最高可达 170 N。
(3)在不锈钢区附近的熔融合金焊缝区,金属间化合物主要有两种:FeAl和FeAl2,分为脉状和不连续,微裂纹主要集中在(Fe)中,已经. ) 金属间化合物。
混合激光焊接的优点是焊接电压低、焊接速度快、焊接效率高,是解决钣金焊接应力问题的主要方法之一。 † 它在海外广泛使用,但仍隐藏在国内造船厂。 †
由于技术壁垒和知识产权保护等问题,混合激光焊接等焊接技术需要在内河船舶和海上工业进行大量焊接试验,以分析相关焊接工艺和重要焊接工艺的参数。
激光焊接是一种使用高能量密度激光束作为热源的高效精密焊接工艺。激光焊接是应用激光材料处理技术的最重要方面之一。
1970年代主要用于薄壁材料的焊接和锡焊。激光脉冲等参数使零件熔化并形成一定的焊缝熔合。由于其独特的优势,它成功地用于微型和小型零件的精密焊接。
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