Puntsweis is 'n hoëspoed- en koste-effektiewe verbindingsmetode. Dit is geskik vir die koppeling van dunplaatkomponente met oorlappingsverbindings wat nie lugdigtheid benodig nie. Daar is baie tipes puntsweis, soos weerstandspuntsweis, boogpuntsweis, kleefpuntsweis,saamgestelde puntsweising, en laserpuntsweis. Tans word weerstandspuntsweis wyd gebruik in produksie. As ons die motorbedryf as voorbeeld neem, is 3 000 tot 4 000 sweispunte nodig tydens die montering van motorpaneelkomponente, wat 250 tot 300 robotte benodig, tesame met ondersteunende beheerstelsels en ander hulptoerusting. Weerstandspuntsweis het egter swak buigsaamheid. Met die vinnige ekonomiese ontwikkeling het die opdateringssiklus van die geometriese vorms en strukture van motorkomponente baie kort geword. Die opgradering van nuwe produkte en modelle vereis 'n nuwe tipe puntsweistegnologie wat doeltreffend en buigsaam is. Daarom het laserpuntsweistegnologie geleidelik die fokus van aandag geword en word verwag dat dit wyd toegepas sal word in motorbedryfsproduksie. In die lugvaartveld word laserpuntsweis ook as 'n alternatiewe tegnologie getoets. Vir 'n lang tyd het oorlappingsverbindings van lugvaartprodukte oor die algemeen klinknaels gebruik, wat baie produksieprosesse en swaar werklas behels. Met die toenemende toepassing van nuwe materiale soos aluminiumlegerings, titaniumlegerings en saamgestelde materiale, het die aanneming van nuwe sweistegnologieë om tradisionele verbindingsmetodes te vervang, 'n hoofstroomtendens geword. Dit verbeter nie net produksiedoeltreffendheid nie, maar verminder ook strukturele gewig en voldoen aan nuwe strukturele ontwerpvereistes, wat van groot belang is vir lugvaartprodukte. Die hoë presisie en hoë buigsaamheid van laserpuntsweising gee dit beduidende voordele in praktiese produksie, veral in die lugvaartbedryf, waar dit tradisionele prosesse soos weerstandspuntsweising en klinknagels kan vervang.
I. Definisie en Eienskappe van Laserpuntsweising
Definisie
Laserspuntsweising verwys na die proses van die smelt en verbind van werkstukke deur 'n enkele laserpuls (t > 1ms) of 'n reeks laserpulse op dieselfde posisie te gebruik.
Laserpuntsweis is basies soortgelyk aan ander lasersweisprosesse; die enigste verskil is dat daar geen relatiewe verplasing tussen die laserstraal en die werkstuk tydens puntsweis is nie. Laserpuntsweis word in twee tipes verdeel: termiese geleidingsweis en sleutelgat-sweis. In termiese geleidingspuntsweis kan die laser slegs die metaal smelt sonder om dit te verdamp. Hierdie metode is meer geskik vir die sweis van metale met 'n dikte van minder as 0.5 mm, soos Nd:YAG-laserpuntsweis van elektroniese komponente. In sleutelgat-laserpuntsweis kan die laser direk die binnekant van die materiaal deur die sleutelgat binnedring, wat die benuttingstempo van laserenergie verhoog en 'n groter penetrasiediepte bereik. Tradisionele weerstandspuntsweis smelt werkstukke om sweiskolle te vorm deur weerstandshitte wat deur elektriese stroom gegenereer word, terwyl die hittebron van laserpuntsweis van laserstraling afkomstig is, wat lei tot aansienlik verskillende sweiskolvorms.
Die verstelbare parameters van laserpuntsweising sluit oor die algemeen laserkrag, puntsweistyd en defokushoeveelheid in. Vir puntsweising met behulp van pulsmodus sluit parameters ook pulsgolfvorm, frekwensie en werksiklus in. Hieronder beïnvloed laserkrag hoofsaaklik die penetrasiediepte van die lasplek, terwyl puntsweistyd 'n groter impak het op die laterale grootte van die lasplek. Oor die algemeen, hoe langer die laseraksietyd, hoe groter die grootte van die boonste en onderste oppervlaktes van die lasplek en die grootte van die smeltoppervlak. Veranderinge in defokushoeveelheid beïnvloed hoofsaaklik die puntdiameter en energiedigtheid wat op die werkstukoppervlak inwerk, wat dus 'n beduidende impak op die algehele vorm van die lasplek het.
Eienskappe
- Met laser as die hittebron bied puntsweiswerk hoë spoed, hoë presisie, lae hitte-invoer en minimale werkstukvervorming.
- Die mate van vryheid in puntsweisposisies word aansienlik verbeter, wat puntsweising in alle posisies moontlik maak en dit maklik verwesenlikenkelsydige puntsweising, wat die vryheid van produkontwerp aansienlik verbeter.
- Laserpuntsweising het lae vereistes vir die grootte van oorlappingslasse. Daar is minimale beperkings op parameters soos die aantal oorlappingslasse en die afstand tussen sweiskolle, en daar is geen nodigheid om die impak van stroomafleiding in ag te neem nie.
- Vir die sweis van plate van ongelyke dikte, verskillende materiale en spesiale materiale (aluminiumlegerings, gegalvaniseerde plate), presteer laserpuntsweis beter as tradisionele puntsweismetodes.
- Dit benodig nie 'n groot aantal hulptoerusting nie, kan vinnig aanpas by produkveranderinge en aan markaanvraag voldoen.
II. Defekte-analise van laserpuntsweising
Krake, porieë en versakking is die mees algemene defekte in laserpuntsweiswerk, wat een vir een hieronder geanaliseer word.
1. Krake
Krake word verdeel in oppervlakkrake en longitudinale krake. Die verhittings- en afkoelingstempo's tydens laserpuntsweis is baie vinnig, wat lei tot 'n groot temperatuurgradiënt tussen die verhitte area en die omliggende metaal, wat maklik tot kraakvorming lei. Die voorkoms van krake is nou verwant aan die materiaal; byvoorbeeld, aluminiumlegerings het 'n baie hoër neiging om te kraak tydens laserpuntsweis as vlekvrye staal. 'n Effektiewe metode om kraakvorming te onderdruk, is om die pulsgolfvorm te optimaliseer om die afkoelingstempo van die metaalstollingsproses te beheer en interne spanning te verminder.
2. Porieë
Poreuse defekte (porieë) in laserpuntsweiswerk kan verdeel word in klein porieë en groot porieë. Klein porieë word hoofsaaklik veroorsaak deur die afname in die oplosbaarheid van waterstof in vloeibare metaal tydens metaalstolling, sowel as die vinnige verdamping van metaal in die sleutelgat en die versteuring van die gesmelte poel. Groot porieë is hoofsaaklik te wyte aan die te vinnige afkoeltempo tydens laserpuntsweiswerk, wat onvoldoende tyd laat vir die metaal rondom die sleutelgat om terug te vul. Oor die algemeen is klein porieë geneig om te vorm in langpulspuntsweiswerk, terwyl groot porieë waarskynlik sal voorkom in kortpulspuntsweiswerk.
Daar is twee plekke waar porieë die meeste geneig is om te verskyn in laserpuntsweising: een is naby die smeltsone in die middel van die laspunt, en die ander is by die wortel van die las. Smeltbeelde wat deur X-straal vasgelê is, toon dat porieë naby die smeltsone hoofsaaklik veroorsaak word deur nekvorming wanneer die sleutelgat toemaak; vir porieë by die laswortel word hulle hoofsaaklik gevorm deur die ineenstorting van die sleutelgat as gevolg van die vinnige verdwyning van die laser na sleutelgatvorming.
3. Versakking
Versaking is 'n duidelike verskynsel in laserpuntsweiswerk. Die sentrale versaking op die laspuntoppervlak en die metaalophoping daaromheen word veroorsaak deur die terugslagkrag wat gegenereer word deur metaalverdamping wat die vloeibare metaal na die laspuntoppervlak stoot. Tydens die afkoelproses stol die opgehoopte metaal op die oppervlak vinnig en kan nie volledig teruggevul word nie. Daarbenewens is materiaalverlies wat veroorsaak word deur vinnige metaalverdamping en spatsels nog 'n faktor wat bydra tot sentrale versaking. Pulstyd het 'n beduidende impak op beide die versaking van die laspuntoppervlak en die vorming van porieë. Bevredigende sweiskolle kan verkry word deur die pulsgolfvorm en tyd te optimaliseer.
4. Impak van Defokushoeveelheid op Sweiskolle
Veranderinge in die hoeveelheid defokus verander direk die puntdiameter en energiedigtheid. Wanneer die hoeveelheid defokus in beide die negatiewe en positiewe rigtings toeneem, beteken dit dat die puntdiameter toeneem en die energiedigtheid afneem. Tydens laserpuntsweising is daar 'n sekere ooreenstemmende verhouding tussen die puntdiameter en die grootte van die aanvanklike sleutelgat wat gevorm word deur die laser wat op die toetsstuk inval, terwyl die energiedigtheid die uitbreidingstempo van die smeltpoel bepaal. Wanneer die absolute waarde van die hoeveelheid defokus klein is, is die laserpuntdiameter klein, die laserkragdigtheid hoog, en die uitbreidingstempo van die smeltpoel van die lasplek is vinnig, maar die diameter van die aanvanklike sleutelgat is klein. Inteendeel, wanneer die hoeveelheid defokus groot is, is die diameter van die aanvanklike sleutelgat groot, maar die uitbreidingstempo van die smeltpoel vertraag, en die gevolglike sweisplekgrootte is dalk nie groot nie. Daarom, tydens die verandering van die hoeveelheid defokus, bepaal die omvattende effek van puntdiameter en oppervlakkragdigtheid van die sweisplek die grootte van die sweisplek.
III. Toepassing van laserpuntsweistegnologie
Laserpuntsweising beskik oor hoë spoed, groot penetrasiediepte, minimale vervorming, en kan by kamertemperatuur of onder spesiale toestande met eenvoudige sweistoerusting uitgevoer word. Boonop het die opkoms van hoëfrekwensie-pulslasers (met 'n frekwensie hoër as 40 pulse per sekonde) die wye toepassing van laserpuntsweising in die samestelling en sweis van mikro- en klein komponente in massa-outomatiseerde produksie moontlik gemaak. Wanneer klein elektroniese komponente gesweis word wat 'n klein hitte-geaffekteerde sone benodig - soos die verbinding tussen glas en metaal, die verbinding van verbindings in hitte-sensitiewe halfgeleierstroombane, en die verbinding tussen verskillende metale in drade - is laserpuntsweising voordeliger as tradisionele puntsweisprosesse (bv. weerstandspuntsweising), met besoedelingsvrye sweiskolle en hoë sweiskwaliteit. Figuur 6-60 toon 'n toepassingsvoorbeeld van laserpuntsweising in die produksie van motorkopligte: 'n 500W vastetoestand-pulslaser genereer vier soortgelyke sweiskolle met 'n baie hoë pulsfrekwensie.
Wanneer hoë-presisie puntsweiswerk op mikrostrukture met hoë pulsenergie uitgevoer word, het gepulseerde Nd:YAG-lasers tegniese en ekonomiese voordele. In die meeste industriële puntsweistoepassings word gepulseerde vastetoestandlasers met 'n gemiddelde krag van 50 W en 'n pulskrag > 2 kW basies gebruik. Die laser kan direk op die werkstuk inwerk deur optiese vesels of gekombineerde fokuslense.
Laserpuntsweising is van toepassing op 'n wye reeks materiale. Byvoorbeeld, wanneer Li-batterye puntsweis word, met Nd:YAG-laserpuntsweistegnologieOm verskillende metale te verbind is meer doeltreffend as TIG-sweising en weerstandspuntsweising. Veral omdat optiese vesels gebruik word om lasers tydens produksie oor te dra, is dit gerieflik om vinnig en buigsaam tussen verskeie werkbanke te beweeg.
Kortliks, laserpuntsweising het die volgende eienskappe:
- Met die toename in laserkrag fluktueer die oppervlakdiameter van die sweisplek op en af, terwyl die diameter van die smeltoppervlak en die onderste oppervlak stadig toeneem. Die verandering in die dwarssnitvorm van die sweisplek is nie voor die hand liggend nie. Soos die duur toeneem, neem die grootte van die sweisplek vinnig toe, en die veranderingstempo van die smeltoppervlakdiameter is groter as dié van die boonste en onderste oppervlakdiameters. Die verandering in die hoeveelheid defokus het 'n beduidende impak op die grootte van die sweisplek. Dit verander direk die puntdiameter en laserkragdigtheid, en die omvattende effek van hierdie twee faktore bepaal die grootte van die sweisplek.
- In die geval van volle penetrasie is daar duidelike versakking op die oppervlak van die laserpuntlas. Met die toename in laserkrag en duur neem die versakkingsdiepte op die sweispuntoppervlak toe. Wanneer die duur of gapinggrootte groot is, kan die onderste oppervlak ook induiking toon.
- Soos die gaping toeneem, word die algehele vervorming van die sweisplek, sentrale versakking en indrukking duidelik. Die smeltoppervlak krimp en die sterkte neem vinnig af. Tans word die proses van die gelyktydige sweis van weerstande, batterye en die elektroniese veld algemeen gebruik, wat gewoonlik 'n ontwerp met twee laserligbronne aanneem.
Plasingstyd: 27 Okt-2025
