Wat is laserslassen? Wat is de huidige ontwikkeling van laserslassentechnologie? In welke velden kan laserslastechnologie worden toegepast?
1. Wat is laserslassen?
Kortom, laserslassen is om het oppervlak van het werkstuk te verwarmen met laserstraling, en de oppervlaktewarmte diffundeert naar de binnenkant door warmtegeleiding. Door de breedte, energie, piekvermogen en herhalingsfrequentie van de laserpuls te regelen, wordt het werkstuk gesmolten om een specifiek gesmolten pool te vormen, waardoor het lassen wordt bereikt.
Laserslassen kan de ingangswarmte verminderen tot de minimaal vereiste hoeveelheid, het metallografische veranderingsbereik van de door warmte getroffen zone is klein en de vervorming veroorzaakt door warmtegeleiding is ook minimaal.
Non-contact lassen kan de slijtage en vervorming van de machine tot een minimum verminderen. De laserstraal is gemakkelijk te concentreren, uitlijnen en geleid door optische instrumenten. Het kan op een geschikte afstand van het werkstuk worden geplaatst en kan worden geleid tussen de machines of obstakels rond het werkstuk.
De laserstraal kan worden gericht op een zeer klein gebied, kan kleine en nauw op elkaar geplaatste onderdelen lassen, een breed scala aan materialen lassen en kan ook verschillende heterogene materialen voegen.
Het is gemakkelijk om high-speed lassen met automatisering uit te voeren en kan ook digitaal of per computer worden bestuurd. Bij het lassen van dunne materialen of dunne diameter draden, zijn er geen problemen zoals het verwijderen.
2. Wat is de huidige status van laserslassentechnologie?
Laserslassentechnologie heeft zich ontwikkeld samen met de ontwikkeling van lasertechnologie. In de afgelopen jaren zijn nieuwe lichtbronnen zoals Blue Laser, Green Laser, Femtosecond Laser, Swing Welding, ARM (Instelbare RingMode) Ring verstelbare vleklassen en andere nieuwe processen geïntroduceerd, die innovatief enkele lasproblemen hebben opgelost in de industriële productie, waardoor laserlassen snel worden promotie en ontwikkeld in verschillende velden van de industriële productie.
(1) Metal Laser Welding Technology
De hoge energiedichtheid van laser maakt het mogelijk om een aantal moeilijk te lekken metalen materialen te lassen, maar er zijn nog enkele problemen met het lassen van zeer reflecterende materialen en ongelijksoortige metalen materialen zoals goud, zilver, koper en aluminium. De belangrijkste redenen zijn:
① Hoge reflectiviteit en hoge thermische geleidbaarheid, laserslassen vereist een hoger startvermogen;
Het is gevoelig voor laserslassen met kracht, is het gevoelig voor veranderingen in de oppervlaktestoestand van het materiaal, wat resulteert in een slecht soldeergewricht/lasvorming;
De lasersnelheid is snel, wat resulteert in lasdefecten zoals poriën in de las, vooral aluminium- en aluminiumlegeringen.
(1.1) Efficiënte laserslassen van koper- en koperlegeringen
Koper heeft uitstekende elektrische en thermische geleidbaarheid en wordt veel gebruikt in de productievelden van elektronische producten en elektrische voertuigen. Onder hen zijn motoren, batterijen, sensoren, kabelbanen en terminals het meest gebruikt.
In het verleden vertrouwde laserlassen van metaalmaterialen voornamelijk op infrarood lasers. De thermische geleidbaarheid van koper is echter te hoog, bijna 5 keer die van zuiver ijzer en 1,7 keer die van zuiver aluminium. Koper heeft een lage absorptiesnelheid voor infrarood lasers. Het gebruik van infrarood lasers voor lineair lassen alleen heeft een onstabiel procesvenster en de grootste fluctuatie in smeltendiepte, die vatbaar is voor problemen zoals lasspat, gesmolten metaalspatten, poriën en grote fluctuaties in penetratiediepte.
Daarom zijn na de opkomst van krachtige lasers met korte golflengtes zichtbaar licht laserslassen en hybride lassen ideale verwerkingsmethoden geworden voor sterk reflecterende materialen zoals koper- en koperenlegeringen.
①Green Light Laser Lassen
Groene laser is een soort zichtbaar licht met een golflengte van 500-560 nm. De absorptiesnelheid van koper voor groen licht met een golflengte van λ=515 nm is zo hoog als 40%, wat ongeveer 8 keer de infraroodlichtabsorptiesnelheid van ongeveer 1 μm is en de energiekoppelingsefficiëntie is hoger. Gevoeligheid voor de mate van oxidatie wordt ook verminderd.
Het gebruik van groene laser kan het drempelvermogen van de diepe penetratie van koperen diepe penetratie aanzienlijk verminderen, de hoeveelheid smeltspray en spat op het lasoppervlak is klein en wordt het bijna niet beïnvloed door de lassnelheid. Als de bundelcanning, bundeldefocus en correcte lasermodulatie worden verhoogd, kan de laskwaliteit aanzienlijk worden verbeterd. Hoewel het aantal lasdefecten sterk wordt verminderd, zal het lasoppervlak regelmatiger en uniformer zijn.
②BLUE LICHT LASERLAS
Hoe korter de golflengte, hoe hoger de fotonenergie, wat helpt om de absorptiesnelheid van het materiaal van laserlicht te vergroten. De golflengte van blauwe laser is 400 nm ~ 500N. De halfgeleiderlaser op basis van galliumnitridemateriaal kan direct laser genereren met een golflengte van 450 nm zonder verdere frequentie verdubbeling. Het heeft de voordelen van eenvoudige structuur, eenvoudig gebruik, elektro-optische conversie-efficiëntie en hoge absorptiesnelheid.
Vergeleken met vezellasers die vaak worden gebruikt bij industriële verwerking, hebben blauwe lichtlasers een {{0}}% toename van de absorptiesnelheid van metaalmaterialen bij 450 nm, met name de toename van de absorptiesnelheid van sterk reflecterende metaalmaterialen zoals koper en goud. Er is geverifieerd dat het energieverbruik dat vereist is voor koperen lassen 84% lager is dan dat van infrarood lasers. Dit betekent dat wanneer een infraroodlaser 10 W laservermogen vereist om koperen materialen te lassen, het gebruik van een blauwe laser slechts ongeveer 1 kW of 0,5 kW vermogen vereist.
③double bundel hybride lassen
Met behulp van het infrarood-zichtbare licht met dubbele bundelcomposietlassen met dubbele bundel, met behulp van een kleinere vermogens zichtbare lichtlaser, kan de infraroodlaser gedwongen diepe penetratie-lassen van koper bereiken wanneer het vermogen lager is dan de diepe penetratie lasdrempelvermogen en aanzienlijk verminderen van de lasspatter en de apparatuurkosten zijn laag. De laskwaliteit is hoog en wordt beschouwd als zeer uitstekende voordelen en goede applicatievooruitzichten.
(1.2) Laser swing -lassen van aluminiumlegeringen
Wanneer conventionele single-focus laserstralen worden gebruikt om aluminiumlegeringen te lassen, zijn poriën veel voorkomende defecten. De belangrijkste redenen voor de vorming van poriën in aluminiumlegeringen zijn:
① Het lassen gesmolten pool en sleutelgat zijn vatbaar voor instorting en instabiliteit als gevolg van ernstige trillingen, die poriën vormen;
② De oplosbaarheid van waterstof in aluminiumlegeringen zal sterk dalen met de afname van de temperatuur, wat resulteert in de neerslag van oververzadigde waterstof tijdens stolling en de vorming van waterstofporiën. De aanwezigheid van poriën zal spanningsconcentratie in de las veroorzaken, waardoor de las tijdens de stolling barst.
Laser swing lassen. Tijdens het lasproces beweegt de straal in de richting van de las en schommels in verschillende vormen zoals cirkelvormige, 8- gevormde en spiraalvormige lijnen tegelijkertijd.
Op dit moment wordt de realisatie van bundelwing voornamelijk bereikt door een galvanometer die bestand is tegen krachtige lasers. Het bundelactiegebied van laserzwaailassen wordt verhoogd, waardoor het gebied van het sleutelgat en de gesmolten pool en de grootte van de wortel van de gesmolten pool verhoogt, de stabiliteit van het sleutelgat en de gesmolten pool verbetert en een significant verbeteringseffect heeft op defecten zoals slechte fusie en ondergesneden. Tegelijkertijd versnelt het roeren van de gesmolten pool door de slingerende lichtstraal de convectie van de gesmolten pool, die de ontsnappingssnelheid van bubbels in de gesmolten pool verhoogt en de porositeit vermindert.
3. Huidige toepassing van laserslassentechnologie op verschillende gebieden
Laserslassen is niet later dan snijden. Momenteel zijn er ondernemingen in mijn land die gespecialiseerd zijn in laserlassen. In de begindagen waren lamp-gepompte laser- en YAG-laserslassen de belangrijkste methoden. Ze zijn allemaal een zeer traditionele laservoorlassen met een laag vermogen, dat is toegepast in mallen, advertentiekarakters, glazen, sieraden en andere velden, maar de schaal is zeer beperkt. In de afgelopen jaren, met de continue verbetering van laserkracht, nog belangrijker, hebben halfgeleiderlasers en glasvezellasers geleidelijk laserlassentoepassingsscenario's ontwikkeld, waarbij het technische bottleneck van laserlassen en het openen van nieuwe marktruimte wordt geopend.
(1) Toepassing van laserslassentechnologie bij de productie van autofabrieken
Met de ontwikkeling van wetenschap en technologie en de verbetering van het consumptieniveau en de kwaliteit van leven van mensen, worden de vereisten voor lichtgewicht en artistieke esthetiek van auto -lichamen op het gebied van de autoproductie steeds hoger. Laserslassentechnologie onderscheidt zich vanwege het uitstekende verwerkingseffect, goede productkwaliteit en hoge werkefficiëntie, en wordt al snel de lieveling van de toepassing van lasprocestechnologie op het gebied van de automobielproductie.
Bij de productie van voertuigen wordt laserslassentechnologie voornamelijk gebruikt in processen zoals laserlassen van dikke stalen platen, laserslassen van auto -assemblages en subsysteemassemblages en laserslassen van voertuigonderdelen. Automakers in sommige Europese en Amerikaanse landen begonnen relatief vroeg laserslassentechnologie toe te passen, beginnend in de jaren tachtig. Audi, Mercedes-Benz, GM en andere bekende autoderken begonnen op dat moment laserlasingstechnologie te introduceren in voertuigproductie en -productie, die de diepgaande toepassing en ontwikkeling van laserslassentechnologie op het gebied van voertuigproductie en -productie bevorderden.
Laserslassen van stroombatterijen zou de meest opvallende vraag naar lasaanvraag in de afgelopen jaren moeten zijn, die een grote impuls heeft voor fabrikanten van laserapparatuur. De tweede zou het lassen van auto -lichamen en onderdelen moeten zijn. China is 's werelds grootste automarkt, met veel oude autobedrijven en nieuwe autobedrijven die continu opduiken, met bijna 100 autobanden. De meeste fabrikanten gebruiken lastechnologie op kilowattniveau of geautomatiseerde productielijnen voor laserslassen; Vooral op het gebied van stroombatterijen hebben de toonaangevende nieuwe energiebatterijbedrijven een groot aantal laserlasapparatuur gebruikt.
4. Wat is de ontwikkelingstrend van laserslassentechnologie?
Met de verdere ontwikkeling en doorbraak van lastechnologie is het unieke ervan meer duidelijk in het onderzoeks- en ontwikkelingsproces van laserslassentechnologie. Laserslassentechnologie kan snel en efficiënt metaalmaterialen lassen. Wanneer de laserstraal wordt gegenereerd, kan deze vanwege zijn eigen hoge focuserende kenmerken een extreem hoge vermogensdichtheid in de laserstraal veroorzaken, waardoor de laserstraal in een zeer korte tijd een grote hoeveelheid warmte -energie kan vrijgeven, waardoor de lasefficiëntie aanzienlijk wordt verbeterd en de laskwaliteit aanzienlijk wordt verbeterd.
Bovendien heeft het vanwege het onmiddellijke lasvoordeel van laserslassentechnologie een zeer breed vooruitzicht. Bij de feitelijke toepassing van laserslassentechnologie, wanneer de laserstraal direct door bestrist is van het oppervlak van het metaalmateriaal, heeft dit geen invloed op het metaalmateriaal buiten het bestraling, dus het veroorzaakt geen significante schade aan het oppervlak van het metaalmateriaal tijdens het lasproces en nadat het lasproces is voltooid, is het niet nodig om gerelateerde oppervlakte -verwerking uit te voeren. Dit maakt laserslassentechnologie bijzonder geschikt voor het verwerken van de oppervlakken van verschillende precisie -onderdelen, zodat moeilijkere lasbewerkingen ook snel kunnen worden bereikt.
Bovendien wordt in de vorige technische specificaties van het lassen meestal bepaald dat de materiaalvereisten voor alle lasmaterialen consistent moeten zijn. Met het gebruik van laserslassentechnologie is het niet nodig om grote beperkingen te hebben op het materiaal van de lasmaterialen, dus zelfs lasmaterialen van verschillende materialen kunnen gemakkelijk worden gelast met behulp van laserslassentechnologie. Er kan worden gezegd dat de vorming en de wijdverbreide toepassing van laserslassentechnologie de problemen in de traditionele lastechnologie effectief heeft overwonnen en de moeilijkheid van traditionele lasoperaties heeft verminderd.
Na meer dan een halve eeuw ontwikkeling is het technische niveau van laserslassentechnologie ook steeds perfecter geworden en wordt het geleidelijk op grote schaal gebruikt in steeds meer industriële velden.
Op de toepassingsgebieden van ruimtevaart, elektronische instrumenten, machineproductie, staalmetallurgie, auto -productie, medische apparatuur en andere industrieën, speelt laserlasingstechnologie een steeds grote rol. Bij de productie van auto -onderdelen kan bijvoorbeeld laserslassentechnologie worden gebruikt om de dekkende delen van het voertuig te verwerken en te produceren, en geavanceerde landen zoals de Verenigde Staten en Japan hebben ook laserlassentechnologie toegepast op de productie van luchtvaartonderdelen in een pure stikstofomgeving.