1. Sissejuhatus
Laserkeevitamine täidab olulist positsiooni tööstuslikus tootmises oma suure täpsuse ja suure tõhususega. Suurema keevitamise efektiivsuse ja paksema materjaliühenduse taotlemisel on traditsiooniline kõrge - toitelaserkeevitamine ilmnenud kitsaskohti. Tugevad plasmaplaanid, vägivaldselt sulatatud sulabasseine ja pritsimine piirab selle kasutamise edasist laienemist. Selles kontekstis on teadlased pööranud tähelepanu spetsiaalsele protsessikeskkonnale - vaakum. Vaakumlaserkeevitustehnoloogia ühendab kõrge - toitelaserid madala - survekeskkonnaga, et saavutada suurem läbitungimissügavus. Kõrge - võimsusega laserite kiire arenguga viimastel aastatel on see tehnoloogia käivitanud uude elu, näidates suurt uurimistöö väärtust ja rakenduspotentsiaali.
2. Vaakumlaserkeevituse ja laserkeevituse võrdlus
Võrreldes traditsioonilise laserkeevitusega atmosfääri keskkonnas, läbib laserkeevitamine vaakumis või madala - survekeskkonnas selle füüsilises protsessis ja keevitamise efektis põhimõttelisi muutusi. Kõige olulisem eelis on keevitussügavuse järsk suurenemine. Suur hulk eksperimentaalseid andmeid näitab, et ümbritseva rõhu vähenedes suureneb keevituse läbitungimise sügavus märkimisväärselt ja teatud tingimustel võib see jõuda kaks korda või isegi rohkem kui atmosfääri keskkonnas. Sellel paranemisel on "kriitiline rõhu" intervall, tavaliselt vahemikus 0,1 kPa kuni 10 kPa. Kui ümbritseva keskkonna rõhk on sellest lävest madalam, küllastub tungimissügavuse suurenev suundumus või väheneb isegi pisut. Seetõttu võib vaakumlaserkeevitamine saavutada umbes 50 mm läbitungimissügavuse 16 kW laservõimsusel, mis on kaugelt üle atmosfääri keskkonna keevitamine ja jõuab tasemele, mis sarnaneb elektronkiirekeevitusega, kuid vajalik vaakumkraad on kaks suurusjärku madalam kui elektronitala keevitamine. Samal ajal on keevisõmbluse geomeetria ka väga optimeeritud, muutudes sügavamaks ja kitsamaks, moodustades sügava ja paralleelse keevisõmbluse morfoloogia, mis sarnaneb elektronkiire keevitamisega. See süvenev toime on eriti ilmne, kui keevitatakse madala ja keskmise kiirusega (umbes 3,0 m/min või vähem) ja kui keevituskiirus ületab 4 m/min, muutub ümbritseva rõhu mõju tühine.
Vaakumkeskkond lahendab põhimõtteliselt plasmapulgaprobleemi traditsioonilises kõrgel - toitelaserkeevitamisel. Traditsioonilises keevituses moodustab laseri ja materjali toimel genereeritud metalliauru kõrge - heleduse plasmaplime, mis hajutab, murrab ja absorbeerib langevat laserit, moodustades "varjestusefekti", vähendades seeläbi tõhusat energiat, mis jõuab toorikule ja mõjutades sulavast last ja protsessi stabiilsust. Vaakumkeskkonnas, kuna ümbritseva rõhk väheneb 101 kPa -st (atmosfääri rõhk), väheneb plasmasuuru suurus ja heledus järsult. Kui rõhk langeb 10 kPa -ni, kaovad tugev luminestsents ja pritsitav nähtus põhimõtteliselt; Kui rõhku vähendatakse veelgi 0,1 kPa -ni, surutakse plasmapilu peaaegu täielikult alla ja palja silmaga nähtamatu. Plasma kadumine tähendab, et laserienergiat saab kanda tooriku sügavusele stabiilsemalt ja tõhusamalt, muutes kogu keevitusprotsessi stabiilsemaks.
Protsessi stabiilsuse paranemine kajastub otseselt sula basseini ja võtmeaugu dünaamilise käitumise optimeerimisel, mis viib lõpuks keevisõmbluse kvaliteedi hüppeni. Kõrged - kiirusekaamera vaatlused leidsid, et vaakumitingimustes vähenes võtmeauku sissepääsu keskmine läbimõõt ning Surface sula bassein muutus kitsamaks ja stabiilsemaks. X - Ray Real - ajaline vaatlused näitasid veel, et võtmeaukude sügavus vaakumis suurenes märkimisväärselt ja võtmeauku esiseina kaldenurk suurenes. Stabiilsem võtmeauk ja sula basseini voog vähendab oluliselt keevitusdefekte nagu poorid ja prits, mis on põhjustatud võtmeaukude kokkuvarisemisest või sulabasseini vägivaldsetest kõikumistest, saades sellega kõrgema kvaliteediga, tiheda ja mitte - poorsed keevisõmblused.
3. vaakumlaserkeevituse rakendamine
Tuginedes selle olulistele stabiilse protsessi eelistele, pole pritsimist ja kõrge keevisõmbluse kvaliteeti, ehkki vaakumlaserkeevitustehnoloogia on alles rakenduse varases etapis, on see näidanud suurt potentsiaali kõrge - nõudluse täpsustamisvaldkondades, näiteks autotööstuses. See sobib väga autotööstuse komponentide valmistamiseks. Mõned Saksamaa teadusasutused ja ettevõtted on seda edukalt rakendanud ülekandekomponentide, näiteks planeedimägede riiulite masstootmisel, nagu on näidatud joonisel 4. Vaakumlaserkeevituse kaudu saab käigukomponentide täpne ühendamine maksimaalse läbitungimissügavusega 25 mm korraga lõpule viia, murettekitaks oksüdatsiooni ja deflikatsiooni ja debaaseerimise pärast {{{} {} {} {} {{} {} {}. saada.
Lisaks on see tehnoloogia saavutanud paksu plaatide keevitamise valdkonnas ka suuri läbimurdeid, avades uue viisi tõhusaks, üheks- paksu plaadikeevitamiseks laserkeevitamiseks, mida tavaliselt kasutatakse peamiselt õhukeste plaadistruktuuride jaoks. Vaakumlaserkeevitamine on võimeline erinevate materjalide, näiteks konstruktsiooniterase, roostevaba teras, nikli - põhinevate sulamite, titaanisulamite ja isegi vasksulamite paksuks plaadi keevitamiseks. Uuringud näitavad, et laservõimsusega 16 kW, 50 mm paksuse S690QL terasest plaadi ja 38 mm nikli - põhineva sulami saab keevitada ühe korraga madalal kiirusel, hea keevisõmbluse moodustumisega. See võimas võime võimaldab sellel otse vaidlustada elektronkiirekeevituse asukohta paksu plaadi keevitamise väljal ning sellel on ka täiendavaid eeliseid, näiteks madalamad vaakumnõuded ja mitte x- kiirguse kaitseprobleemid.
Vaakumlaserkeevitustehnoloogia ületab tõhusalt kitsaskohad nagu plasmahäireid ja ebastabiilne sula bassein traditsioonilises kõrgel - toitekeevituses, asetades laserkeevituse madala - rõhukeskkonda. Selle tehnoloogia kõige olulisem eelis on see, et see võib märkimisväärselt suurendada keevitamist, mis võib tavaliselt ulatuda atmosfääri keskkonnani ning moodustada elektronkiire keevitamisega sarnaseid sügavaid ja paralleelseid keevisõmblusi, samas kui nõutav vaakumkste on palju madalam kui elektronkiire keevitamise oma. See jõudlushüpe on tingitud plasmapulga tõhusast mahasurumisest vaakumkeskkonna poolt, parandades sellega energia kasutamist ja protsessi stabiilsust; Samal ajal vähendab stabiilsem võtmeauk ja sula basseini dünaamiline käitumine ka selliseid defekte nagu poorid ja prits, ning saadab kõrgema kvaliteediga keevisõmblusi. Nende eelistega on autotööstuse jõuülekande komponentide täpse tootmise ja ühe - paksude paksude plaatide keevitamise täpse tootmise jaoks edukalt rakendatud vaakumlaseri keevitamist, näidates võimalust elektronkiire keevitada.
