Лазерная сварка разнородных материалов — это операция, при которой два или более разных типов металлов обрабатываются и свариваются в процессе лазерной сварки. Благодаря продвинутости процесса лазерной сварки, лазерная сварка разнородных металлов стала обычным явлением в производственной жизни. Этот тип сварки предполагает сварку двух совершенно разных металлических материалов вместе с образованием промежуточного переходного слоя, который отличается от основного материала по свойствам и организации. Из-за различий в свойствах элементов, физических и химических свойствах разнородных металлов принцип и работа сварки более сложны, чем сварка однородных металлов.
Процесс лазерной сварки характеризуется высокой мощностью, высокой точностью и высокой скоростью и применим к широкому спектру металлических и неметаллических материалов. Оптимизации сварного шва и качества сварки при лазерной сварке металлических материалов можно достичь, понимая законы соединения обычных металлов лазерной сваркой.
Обычное соединение разнородных металлов методом лазерной сварки
Углеродистая сталь
Углеродистые стали проявляют различные свойства при лазерной сварке металлов. Что касается низколегированных и малоуглеродистых сталей, то они, естественно, характеризуются хорошей свариваемостью. Однако при использовании процесса лазерной сварки металлов необходимо строго контролировать содержание углерода до уровня ≤ 0,25%, поскольку риск образования трещин при охлаждении увеличивается, когда содержание углерода превышает 0,3%. Лазерная сварка углеродистых сталей работает хорошо, но качество сварного шва зависит от содержания примесей. Как и в других сварочных процессах, сера и фосфор являются чувствительными факторами образования трещин в сварном шве, поэтому предварительный нагрев требуется при содержании углерода выше 0,25%.
При сварке между собой сталей с разным содержанием углерода рекомендуется слегка смещать горелку в сторону низкоуглеродистого материала, чтобы обеспечить качественное соединение. Низкокипящие стали не подходят для лазерной сварки из-за высокого содержания серы и фосфора. Средне- и высокоуглеродистые стали, а также обычные легированные стали можно сваривать лазером для получения хороших результатов, но перед и после сварки требуется предварительный нагрев и послесварочная обработка, чтобы устранить напряжение и избежать образования трещин.
Нержавеющая сталь
Теплопроводность нержавеющей стали составляет всего 1/3 от теплопроводности углеродистой стали, при этом скорость поглощения тепла высока. Таким образом, нержавеющую сталь можно сваривать с большей глубиной проплавления в процессе сварки. Благодаря небольшому погонному теплу и высокой скорости сварки лазерная сварка хорошо подходит для обработки и сварки нержавеющих сталей серии Ni-Cr.
Алюминиевые сплавы
При лазерной сварке алюминиевых сплавов необходимо применять относительно высокие плотности энергии из-за их высокой отражательной способности и теплопроводности. Однако многие материалы из алюминиевых сплавов содержат летучие элементы, такие как кремний и магний, которые могут привести к дефектам обработки сварного шва, таким как пористость и пузыри. На эти дефекты влияют порог мощности лазерной сварки, форма сварного шва и стабильность процесса сварки. Толщину межфазного реакционного слоя можно уменьшить, а образование промежуточных фаз можно эффективно контролировать путем точного управления энергией лазера и временем воздействия материала. Алюминиевые сплавы более высокой чистоты больше подходят для лазерной сварки.
Лазерная сварка алюминия и меди
Медь и алюминий — это больше, чем просто выбор материалов при производстве аккумуляторов новой энергии — они широко используются в производстве компонентов аккумуляторов как металлы с превосходной электропроводностью. Тщательно проектируя размещение меди и алюминия и используя передовые методы сварки, производители могут обеспечить надежность и производительность компонентов аккумуляторной батареи в экстремальных условиях. Поэтому выбор меди и алюминия — это не просто вопрос выбора материала, но и продуманный процесс проектирования аккумуляторов, который напрямую влияет на эффективность и надежность аккумуляторов новой энергии.
Медь и алюминий имеют разные точки плавления и теплопроводность, поэтому в процессе лазерной сварки они могут столкнуться с некоторыми проблемами, такими как неравномерная теплопередача и проблемы с формированием сварного шва. Эти проблемы могут повлиять на механические свойства соединений, тем самым снижая их прочность. Чтобы преодолеть эти проблемы, можно принять такие меры, как обработка поверхности, чтобы повысить устойчивость к гальванической коррозии и укрепить соединение.
лазерная сварка алюминия с медью
Ниже приведены этапы лазерной сварки меди и алюминия:
Подготовка
Очистите металлическую поверхность от оксидов и грязи.
Убедитесь, что зона сварки хорошо прилегает, чтобы обеспечить качественный сварной шов.
Выберите подходящие параметры лазера:
Медь и алюминий имеют разную отражательную способность и поглощение, что требует корректировки параметров лазера. Медь лучше поглощает лазерный свет, а алюминий имеет более низкую скорость поглощения. Перед сваркой проверьте ее при соответствующих параметрах сварки, чтобы обеспечить хорошее качество сварки.
Конструкция сварочной головки
Из-за разницы в теплопроводности меди и алюминия может потребоваться разработка специальной формы сварочной головки, чтобы обеспечить равномерную теплопередачу между двумя металлами.
Газовая защита
Защитите зону сварки от окисления, используя подходящий инертный газ, например аргон.
Процесс лазерной сварки
Направьте лазерный сварочный аппарат на область сварки и запустите лазерный источник для сварки.
Контролируйте время и мощность сварки, чтобы металл плавился и образовывал стабильный сварной шов.
Охлаждение
После завершения сварки дайте зоне сварного шва постепенно остыть, чтобы обеспечить качество сварного шва.
Какие материалы можно сваривать лазерным сварочным аппаратом?
Лазерная сварка — это метод, широко используемый при обработке различных материалов, где на выбор конкретного материала влияет его способность поглощать энергию лазера, а также другие характеристики.
В металлах лазерную сварку можно использовать для соединения широкого спектра материалов, включая конструкционную сталь, легированную сталь, низколегированную сталь, углеродистую сталь, дуплексную сталь, алюминий, медь, титан, никель, магний, тугоплавкие металлы и химически активные металлы. . Эта техника также подходит для соединения заготовок различной толщины.
Что касается пластмасс, то термопласты, такие как поликарбонат, нейлон и АБС, могут быть соединены лазерной сваркой, независимо от того, прозрачные или непрозрачные, с добавками или наполнителями или без них.
В керамике керамические материалы с высокими температурами плавления и низкой теплопроводностью, такие как оксид алюминия, цирконий и карбид кремния, можно соединять лазерной сваркой, при этом необходимо избегать растрескивания из-за термических напряжений и несоответствия коэффициентов расширения.
Композитные материалы, такие как пластики, армированные углеродным волокном (CFRP), пластики, армированные стекловолокном (GFRP) и композиты с металлической матрицей (MMC), также можно подвергать лазерной сварке для соединения одинаковых или разнородных компонентов, но необходимо соблюдать осторожность, чтобы избежать повреждений. к армирующим волокнам или материалу матрицы от чрезмерного нагрева или механического воздействия.
Для лазерной сварки разнородных металлов аппараты лазерной сварки обладают большим диапазоном параметров лазера для формирования структур сплавов, двух металлов с близкими температурами плавления и кипения, а также способностью образовывать прочные соединения. Высокая скорость охлаждения и малая зона термического влияния при лазерной сварке создают благоприятные условия для совместимости материалов различной структуры после сварки и плавления многих различных металлов.
Было продемонстрировано, что широкий спектр металлов, таких как нержавеющая сталь, мягкая сталь, нержавеющая сталь 416, нержавеющая сталь 310, нержавеющая сталь 347, никелевые сплавы HASTALY, никелевые электроды, холоднокованые стали, а также биметаллические полосы с различным содержанием никеля. без проблем можно сваривать методом лазерной сварки глубоким плавлением.
Можно ли сваривать разнородные металлы?Ниже приведена таблица распространенных возможностей сварки разнородных металлов, которая предоставит вам полное руководство по лазерной сварке комбинаций разнородных металлов. Каковы преимущества использования лазерной сварки разнородных металлов?
Высокая точность и аккуратность: позволяет создавать сложные соединения, особенно при легировании элементов с широко варьирующимися свойствами.
Минимальное тепловложение: снижает вероятность комбинаторного повреждения, особенно для разнородных металлов с разными температурами плавления.
Малая зона термического влияния: использование узкого луча помогает минимизировать влияние окружающих материалов и снижает вероятность образования интерметаллических соединений.
Высокие скорости сварки: повышенная производительность за счет быстрых циклов нагрева и охлаждения, которые сокращают время пребывания разнородных металлов в критическом температурном диапазоне.
Подходит для широкого спектра материалов: включает как похожие, так и разнородные материалы, что позволяет легко сваривать материалы с различными физическими и химическими свойствами.
Бесконтактный процесс: прецизионная лазерная сварка помогает обеспечить чистоту металлических поверхностей и устраняет необходимость послесварочной обработки.
Высококачественные сварные швы. Обеспечивает бездефектные сварные швы, гарантируя постоянство и надежность.
Адаптируемость к различным средам: возможность сварки в различных средах, включая атмосферу инертного газа или вакуум.
Возможность интеграции в систему автоматизации. Автоматические лазерные сварочные аппараты можно интегрировать в производственные процессы, требующие эффективного и воспроизводимого производства.
Различные виды металлических композитных деталей, изготовленных с помощью лазерной сварки, не только полностью раскрывают превосходные характеристики составляющих материалов, но и значительно снижают производственные затраты, тем самым значительно повышая эффективность. Лазерная прецизионная сварка в основном применяется к ключевым компонентам электронных изделий, таким как корпуса, экраны, разъемы USB, проводящие вставки и т. д. Уникальные особенности включают минимальную термическую деформацию, точный контроль рабочей зоны и положения, высокое качество сварки, возможность сваривать разнородные материалы и простоту внедрения автоматизации.
Лазерная точечная сварка разнородных материалов
При лазерной прецизионной точечной сварке разнородных материалов часто возникает ряд проблем, особенно при лазерной сварке тонких листов разнородных материалов, таких как ложные сварные швы, трещины и низкая прочность соединений. Эти проблемы в основном связаны с большими различиями в физических свойствах разных типов металлов, низкой степенью взаимной растворимости и тенденцией к образованию хрупких соединений, которые снижают механические свойства сварочной головки. Чтобы преодолеть эти проблемы, мы используем наносекундный лазер с высоким качеством луча и точно контролируем подвод тепла посредством высокоскоростного сканирования, чтобы предотвратить образование интерметаллических соединений, тем самым реализуя соединения внахлест разнородных металлических листов и улучшая формовочные и механические свойства. сварных швов.
Лазерная точечная сварка металлов с высокой отражающей способностью
При прецизионной лазерной сварке материалов с высокой отражающей способностью, например, при сварке материалов с высокой отражающей способностью, таких как алюминий и медь, различные формы сварочных волн оказывают существенное влияние на качество сварного шва. Использование форм лазерных сигналов с передними пиками может преодолеть барьер с высокой отражательной способностью и быстро изменить состояние металлической поверхности за счет мгновенной высокой пиковой мощности, вызывая повышение ее температуры до точки плавления, тем самым уменьшая отражательную способность металлической поверхности и улучшая использование энергии. Кроме того, благодаря быстрой теплопроводности таких материалов, как медь и алюминий, использование формы волны с медленным спадом может оптимизировать внешний вид паяного соединения.
На примере лазерной сварки алюминия и меди мы видим, что для лазерной сварки характерно исключение необходимости подготовки шва и присадочных металлов при взаимодействии материала с лазерным лучом. Это открывает новые возможности для соединения разнородных металлов. Использование лазерной сварки позволяет сваривать вместе разнородные металлы разной толщины. Некоторые факторы, которые следует учитывать, - это оценка параметров процесса сварки, мощности лазера, скорости сварки и т. д.
Нижняя линия
Узнать больше о совместимости материалов для лазерной сварки? Мы обладаем обширным опытом предоставления решений для лазерной обработки клиентам в широком спектре отраслей и можем ответить на любые вопросы или проблемы, которые могут возникнуть у вас в отношении процесса сварки металлов.
Команда специалистов по сварке волоконным лазером Dapeng Laser способна обрабатывать очень сложные соединения и даже сваривать небольшие участки сложной трехмерной геометрии, а это область, которой другие традиционные методы сварки уклоняются. Наш аппарат для лазерной сварки обеспечивает высочайшую скорость обработки, более узкие и точные траектории сварки и меньшую деформацию заготовки, чем традиционные сварочные аппараты и другие конкуренты в области лазерной сварки. Мы также предлагаем возможности лазерной сварки широкого спектра металлических деталей и изделий. Посетите нашу страницу лазерной сварки для получения дополнительной информации о наших предложениях по обслуживанию лазерного оборудования.
