Die Laserverbindungstechnologie oder Laserschweißtechnologie verwendet einen Hochleistungslaserstrahl, um die Bestrahlung der Materialoberfläche zu fokussieren und zu regulieren. Die Materialoberfläche absorbiert die Laserenergie und wandelt sie in Wärmeenergie um, wodurch sich das Material lokal erwärmt und schmilzt , gefolgt von Abkühlung und Erstarrung, um die Verbindung homogener oder unähnlicher Materialien zu erreichen. Für den Laserschweißprozess ist eine Laserleistungsdichte von 10 erforderlich4bis 108W/cm2. Im Vergleich zu herkömmlichen Schweißverfahren bietet das Laserschweißen folgende Vorteile.
Die Laserverbindungstechnologie oder Laserschweißtechnologie verwendet einen Hochleistungslaserstrahl, um die Bestrahlung der Materialoberfläche zu fokussieren und zu regulieren. Die Materialoberfläche absorbiert die Laserenergie und wandelt sie in Wärmeenergie um, wodurch sich das Material lokal erwärmt und schmilzt , gefolgt von Abkühlung und Erstarrung, um die Verbindung homogener oder unähnlicher Materialien zu erreichen. Für den Laserschweißprozess ist eine Laserleistungsdichte von 10 erforderlich4bis 108W/cm2. Im Vergleich zu herkömmlichen Schweißverfahren bietet das Laserschweißen folgende Vorteile.
1-Plasmawolke, 2-schmelzendes Material, 3-Schlüsselloch, 4-Fusionstiefe
Aufgrund des Vorhandenseins des Schlüssellochs erhöht der Laserstrahl nach der Bestrahlung der Innenseite des Schlüssellochs die Absorption des Lasers durch das Material und fördert die Bildung des Schmelzbades nach Streuung und anderen Effekten. Die beiden Schweißmethoden werden verglichen wie folgt.
Die obige Abbildung zeigt den Laserschweißprozess desselben Materials und derselben Lichtquelle. Der Energieumwandlungsmechanismus erfolgt nur durch das Schlüsselloch. Das Schlüsselloch und das geschmolzene Metall in der Nähe der Lochwand bewegen sich mit dem Vorrücken des Laserstrahls. Das geschmolzene Metall bewegt das Schlüsselloch von der zurückgebliebenen Luft weg, um es zu füllen und nach der Kondensation eine Schweißnaht zu bilden.
Wenn es sich bei dem zu schweißenden Material um ein unterschiedliches Metall handelt, haben Unterschiede in den thermischen Eigenschaften einen großen Einfluss auf den Schweißprozess, wie z. B. Unterschiede in den Schmelzpunkten, der Wärmeleitfähigkeit, der spezifischen Wärmekapazität und den Ausdehnungskoeffizienten verschiedener Materialien zu Schweißspannungen, Schweißverformungen und Änderungen der Kristallisationsbedingungen des geschweißten Verbindungsmetalls, was zu einer Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften der Schweißnaht führt.
Daher hat sich der Schweißprozess entsprechend den unterschiedlichen Merkmalen der Schweißszene zu Laserfüllerschweißen, Laserlöten, Zweistrahl-Laserschweißen, Laserverbundschweißen usw. entwickelt.
Laserdrahtfüllschweißen
Beim Laserschweißen von Aluminium-, Titan- und Kupferlegierungen weist das fotogenerierte Plasma aufgrund der geringen Absorption von Laserlicht (<10 %) in diesen Materialien eine gewisse Abschirmung des Laserlichts auf, sodass sich leicht Spritzer bilden können zur Entstehung von Defekten wie Porosität und Rissen führen. Darüber hinaus wird die Schweißqualität auch dann beeinträchtigt, wenn der Spalt zwischen den Werkstücken beim Sputtern dünner Bleche größer als der Punktdurchmesser ist.
Bei der Lösung der oben genannten Probleme kann durch die Verwendung des Füllmaterialverfahrens ein besseres Schweißergebnis erzielt werden. Der Füllstoff kann Draht oder Pulver sein, oder es kann eine voreingestellte Füllstoffmethode verwendet werden. Durch den kleinen Fokuspunkt wird die Schweißnaht nach dem Auftragen des Zusatzwerkstoffes schmaler und weist an der Oberfläche eine leicht konvexe Form auf.
Laserlöten
Im Gegensatz zum Schmelzschweißen, bei dem zwei geschweißte Teile gleichzeitig geschmolzen werden, wird beim Hartlöten ein Füllmaterial mit einem niedrigeren Schmelzpunkt als das Grundmaterial auf die Schweißoberfläche aufgetragen und das Füllmaterial schmilzt, um den Spalt bei einer Temperatur zu füllen, die niedriger ist als die Schmelztemperatur des Grundmaterials Der Schmelzpunkt liegt über dem Schmelzpunkt des Zusatzmaterials und kondensiert dann zu einer festen Schweißnaht.
Das Hartlöten eignet sich für wärmeempfindliche mikroelektronische Geräte, dünne Platten und flüchtige metallische Materialien.
Abhängig von der Temperatur, auf die das Lötmaterial erhitzt wird, kann es außerdem in Weichlöten (<450 °C) und Hartlöten (>450 °C) unterteilt werden.
Zweistrahl-Laserschweißen
Das Doppelstrahlschweißen ermöglicht eine flexible und bequeme Steuerung der Laserbestrahlungszeit und -position und damit eine Anpassung der Energieverteilung.
Es wird hauptsächlich zum Laserschweißen von Aluminium- und Magnesiumlegierungen, zum Stoß- und Überlappungsschweißen für Automobile, zum Laserlöten und zum Tiefschmelzschweißen verwendet.
Der Doppelstrahl kann durch zwei unabhängige Laser oder durch Strahlteilung mit einem Strahlteiler gewonnen werden.
Die beiden Strahlen können eine Kombination von Lasern mit unterschiedlichen Zeitbereichseigenschaften (gepulst vs. kontinuierlich), unterschiedlichen Wellenlängen (mittleres Infrarot vs. sichtbare Wellenlängen) und unterschiedlichen Leistungen sein, die entsprechend dem tatsächlich verarbeiteten Material ausgewählt werden können.
4.Laser-Verbundschweißen
Aufgrund der Verwendung eines Laserstrahls als einzige Wärmequelle weist das Laserschweißen mit einer einzigen Wärmequelle eine niedrige Energieumwandlungsrate und Ausnutzungsrate auf, es kommt leicht zu Fehlausrichtungen an der Schnittstelle des Schweißgrundmaterials, es kommt leicht zu Poren und Rissen und anderen Mängeln. Um dieses Problem zu lösen, können Sie die Erwärmungseigenschaften anderer Wärmequellen nutzen, um die Erwärmung des Lasers auf dem Werkstück zu verbessern, was üblicherweise als Laser-Verbundschweißen bezeichnet wird.
Die Hauptform des Laser-Verbundschweißens ist das Verbundschweißen von Laser und Lichtbogen. Der 1 + 1 > 2-Effekt ist wie folgt.
nach dem Laserstrahl in der Nähe des angelegten Lichtbogens,die Elektronendichte wird deutlich reduziert, wird die durch das Laserschweißen erzeugte Plasmawolke verdünnt, waskann die Laserabsorptionsrate erheblich verbessern, während der Lichtbogen auf dem Grundmaterial vorheizt, wird die Absorptionsrate des Lasers weiter erhöht.
2. die hohe Energieausnutzung des Lichtbogens und der GesamtenergieDie Energieausnutzung wird erhöht.
3. Der Wirkungsbereich des Laserschweißens ist klein, was leicht zu einer Fehlausrichtung der Schweißöffnung führen kann, während die thermische Wirkung des Lichtbogens groß ist, was dazu führen kannReduzieren Sie die Fehlausrichtung des Schweißanschlusses. Gleichzeitig ist dieSchweißqualität und Effizienz des Lichtbogens werden verbessertaufgrund der fokussierenden und leitenden Wirkung des Laserstrahls auf den Lichtbogen.
4, Laserschweißen mit hoher Spitzentemperatur, großer Wärmeeinflusszone, schneller Abkühl- und Erstarrungsgeschwindigkeit, leicht zu erzeugende Risse und Poren; während die Wärmeeinflusszone des Lichtbogens klein ist, was den Temperaturgradienten, die Abkühlung und die Erstarrungsgeschwindigkeit verringern kann,kann die Entstehung von Poren und Rissen reduzieren und beseitigen.
Es gibt zwei gängige Formen des Laser-Lichtbogen-Verbundschweißens: Laser-WIG-Verbundschweißen (wie unten gezeigt) und Laser-MIG-Verbundschweißen.
Es gibt auch andere Schweißarten wie Laser- und Plasmalichtbogenschweißen, Laser- und induktives Wärmequellen-Verbundschweißen.
Über MavenLaser
Maven Laser ist der führende Anbieter von Laser-Industrialisierungsanwendungen in China und der maßgebliche Anbieter globaler Laserbearbeitungslösungen. Wir sind uns der Entwicklungstrends der Fertigungsindustrie bewusst, entwickeln unsere Produkte und Lösungen ständig weiter, legen großen Wert auf die Erforschung der Integration von Automatisierung, Information und Intelligenz in die Fertigungsindustrie und bieten Laserschweißgeräte, Lasermarkierungsgeräte, Laserreinigungsgeräte sowie Laser-Gold- und Silberschmuck an Schneidausrüstung für verschiedene Branchen, einschließlich Serien mit voller Leistung, und erweitern kontinuierlich unseren Einfluss auf dem Gebiet der Laserausrüstung.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 13. Januar 2023
