Mechanisme en besturingstechnologie Principe en kenmerken van laserlassen

De ontwikkelingstrend en kenmerken van moderne bezorgmiddelen zijn snelle werking en lichtgewicht structuur. Als gevolg hiervan zijn er hogere eisen gesteld aan de productie van de belangrijkste structuren, zoals lichtgewicht, monolithische, hoge betrouwbaarheid, lange levensduur en goedkope groene productie. Hiertoe worden hoge sterkte en lichtgewicht titaniumlegeringen, aluminiumlegeringen en andere typische structurele materialen, straalstroom met hoge energiedichtheid als laswarmtebron van hoogenergetische straallasproductie van de algehele structuur gebruikt, een van de resultaten van geavanceerde productietechnologie om voldoen aan de behoeften van deze ontwikkeling. Hoogenergetische straallasproductie met vele voordelen, bekend als materiaalverwerking en geavanceerde productietechnologie met revolutionaire veranderingen in de nieuwe technologie, vooral in de nieuwe lichtgewicht legeringen in de sleutelstructuur van de lasproductie, heeft brede toepassingsmogelijkheden, namens één van de grote complexe titaniumlegeringen, aluminiumlegeringen.
Versterkte wandplaat of holtestructuur van de laser snelle en efficiënte lasproductie. Laser is coherent licht met hoge intensiteit, gebaseerd op het principe van aangeslagen straling van atomen, dat licht met hoge intensiteit produceert door de werkende substantie te exciteren. Naast het gehoorzamen aan alle wetten van de optica zoals gewoon licht, heeft de laser een aantal andere kenmerken die bij geen enkele andere lichtbron voorkomen, zoals goede gerichtheid, hoge helderheid en goede monochromaticiteit. Door de goede richting en hoge helderheid van de laser ontstaat er een hoge energieconcentratie in ruimte en tijd, kan deze over lange afstanden worden overgedragen en heeft een hoge energie of hoge intensiteit, wat op het gebied van materiaalbewerking (waaronder lassen) kan worden beschouwd als een ideale warmtebron. De toepassing van laser als nieuwe energie verbreedt het toepassingsgebied van materiaalverwerking aanzienlijk. Laserlassen is een van de belangrijke aspecten van lasertoepassing.
Laserlassen is een soort gebruik na focussering met een hoge energiedichtheid (10 ^ 6 ~ 10 ^ 12 W / cm) van de laserstraal als warmtebron om het smelten van het werkstuk te verwarmen, speciale smeltlasmethode. Het is een smeltlassen op basis van het fotothermische effect, wat veronderstelt dat de laser door het materiaal wordt geabsorbeerd en wordt omgezet in de warmte-energie die nodig is voor het lassen. Gewoonlijk leiden verschillende intensiteiten van laserlicht op het oppervlak van het materiaal tot verschillende fysieke verschijnselen, waaronder stijging van de oppervlaktetemperatuur, smelten, verdamping, de vorming van kleine gaatjes en het genereren van fotoplasma, enz. Deze fysieke verschijnselen bepalen het lasproces. proces thermische actie mechanisme, zodat het laserlassen van het bestaan ​​van warmtegeleidingslassen en diepsmeltlassen lasmodus van de twee soorten lassen. De overgang tussen de twee modi hangt voornamelijk af van de vermogensdichtheid van de laservlek die op het materiaal inwerkt.
Voor een bepaald materiaal geldt een specifieke drempelwaarde voor de vermogensdichtheid (0,5x10^6 tot 10^7 W/cm voor de meeste staalsoorten). Wanneer de op het materiaal toegepaste laservermogensdichtheid onder deze drempel ligt, wordt de laserenergie geabsorbeerd door het oppervlak van het materiaal en snel overgebracht naar de binnenkant van het materiaal, waardoor een thermisch geleidende las wordt gevormd met een relatief grote breedte en diepte. Wanneer de laservermogensdichtheid die op het materiaal wordt toegepast hoger is dan de drempelwaarde, is het oppervlak van het werkstuk te laat om warmte over te dragen aan het materiaal binnenin. De laserenergie zal ervoor zorgen dat het materiaaloppervlak snel opwarmt, smelt en verdampt. En naarmate de laserenergie verder wordt toegevoerd, worden er kleine gaatjes gevormd in de richting van de penetratiedikte. Het gat is omgeven door een smeltbad van vloeibaar metaal en het gat is gevuld met metaaldamp en plasma op hoge temperatuur. De uitzettingskracht van de metaaldamp en het plasma op hoge temperatuur werkt samen met de zwaartekracht en oppervlaktespanning van het vloeibare metaal rond het gat om het stabiele bestaan ​​van het gat te behouden. De kleine gaatjes bewegen in de lasrichting, het achterste gesmolten bad koelt snel af en stolt, en er ontstaat een diepe gesmolten las met een relatief grote diepte en breedte. Daarom is de laserlasmodus gerelateerd aan de laservermogensdichtheid en de laslijnenergie die het thermische werkingsmechanisme bepalen.
Wanneer de laservermogensdichtheid lager is dan 10 ^ 6 W / cm, is de laserverwarming beperkt tot het metalen oppervlak, kan de smeltdrempel van de meeste metalen worden bereikt, maar geen verdamping, dit keer is het metaal in de continue werking van de laser (voldoende lijnenergie), naar thermische geleidingslasmodus om een ​​las, lasvormingsmechanisme en conventioneel smeltlassen te vormen. Laser-thermisch geleidend lassen wordt over het algemeen gebruikt bij het afdichten van elektronische componenten en het lassen van ultradunne materialen. Wanneer de laservermogensdichtheid hoger is dan 10^6W/cm, laat de laser het metaal onmiddellijk smelten en verdampen. Als de lijnenergie voldoende is, produceert de metaaldampkracht kleine gaatjes in het gesmolten metaal en vormt het lasproces de las. in de modus van diepsmeltlassen met het effect van kleine gaatjes. Diepsmeltlasgat is omgeven door gesmolten metaal, gevuld met metaaldamp en plasma op hoge temperatuur, lasprocesgat door metaaldampkracht en vloeibaar metaal zwaartekracht en oppervlaktespanningsbalans om het kleine gaatje in de laser te behouden en de thermische koppeling van het materiaal is De thermische werking van de laser-diepsmeltlasmodus van de thermische werking van het mechanisme, voornamelijk gebruikt in de mate van meer dan 1 mm structuur van het lassen.
Vergeleken met traditionele booglasmethoden heeft laserlastechnologie unieke voordelen en is het een geavanceerde lastechnologie.
De laserlastechnologie heeft zich de afgelopen decennia snel ontwikkeld en is geleidelijk geëvolueerd van pulsgolflassen naar continugolflassen met dikke platen met hoog vermogen en meerdere stations. De laserlastechnologie wordt op grote schaal gebruikt in de luchtvaart, ruimtevaart, automobielsector, hogesnelheids- spoorwegen en andere terreinen. Bij de productie van militaire vliegtuigen is er sprake van een aanzienlijke groei in de toepassing van laserlassen van aluminiumlegeringen en titaniumlegeringen, die respectievelijk meer dan 60% en 20% van het structurele gewicht van geavanceerde straaljagers voor hun rekening nemen. Laserlastechnologie kan de traditionele klinkmethode vervangen, aanzienlijke gewichtsvermindering, kostenreductie en materiaalgebruik verbeteren. De muurplaat van de Airbus A380-romp kan door middel van laserlassen het gewicht met 15% verminderen, een kostenbesparing van 15%.
In China wordt het grootschalige structurele lassen van versterkte muurplaten steeds populairder in vliegtuigen en marinetoepassingen. Vergeleken met mechanische verwerkings- en klinkmethoden bespaart laserlassen niet alleen materialen, maar verbetert het ook het lichtgewicht van de componenten en de maakbaarheid, verkort de verwerkingscyclus en verlaagt de productiekosten. Het laserlasproces is echter complex en gaat gepaard met snelle verwarming, afkoeling en materiaalfaseveranderingen, vooral voor aluminiumlegeringen en titaniumlegeringen, als gevolg van de hoge reflectiviteit, hoge thermische geleidbaarheid, oppervlaktespanning en andere kenmerken, wat technische uitdagingen met zich meebrengt, zoals de kwaliteitscontrole van de las. en stabiliteit, lasprocesstabiliteit, defectcontrole is nog niet volwassen, structurele vorm voldoet niet aan de normen en andere kwesties zijn prominent aanwezig. De hoofdoorzaak van deze problemen ligt in het gebrek aan fundamenteel onderzoek naar de lasbaarheid en mechanische eigenschappen van titaniumlegeringen en aluminiumlegeringen, wat resulteert in de levensduur van gewrichtsvermoeidheid, spannings- en vervormingsbeheersing, enz. Het is moeilijk om te voldoen aan de hoge betrouwbaarheidseisen van lichtgewicht legeringscomponenten, en er is een grote kloof met het internationale niveau.