1Εισαγωγή
Η τεχνολογία συγκόλλησης με λέιζερ διαθέτει χαμηλή θερμική εισροή, πυκνή και αισθητικά ευχάριστη συγκόλληση, υψηλή ακρίβεια ελέγχου και εύκολη ολοκλήρωση αυτοματισμού,που επιτρέπουν την ταχεία υιοθέτησή του στη μεταλλουργική βιομηχανίαΩστόσο, δεν είναι όλα τα υλικά κατάλληλα για συγκόλληση με λέιζερ.και οι επιφανειακές συνθήκες μπορούν να επηρεάσουν την ποιότητα συγκόλλησηςΩς εκ τούτου, η κατανόηση του εφαρμοστέου εύρους υλικών και των περιορισμών της συγκόλλησης με λέιζερ είναι ζωτικής σημασίας για την επιλογή εξοπλισμού, τον προγραμματισμό της διαδικασίας και τον έλεγχο της ποιότητας της παραγωγής.
2Εφαρμόσιμο εύρος υλικών
Η συγκόλληση με λέιζερ είναι κατάλληλη για πολλαπλές κατηγορίες μεταλλικών υλικών, μεταξύ των οποίων τα σιδηροειδή υλικά αντιπροσωπεύουν το πιο ώριμο πεδίο εφαρμογής.και από ανοξείδωτο χάλυβα παρουσιάζουν καλή απορρόφηση της ακτίνας λέιζερ, παρέχοντας σταθερό σχηματισμό συγκόλλησης, ελεγχόμενο βάθος διείσδυσης και επαρκή μηχανική αντοχή.και χρησιμοποιούνται ευρέως στα αεροδιαστημικά εξαρτήματα και στις μπαταρίεςΑυτά τα υλικά θεωρούνται τα πιο φιλικά προς το λέιζερ.
Το αλουμίνιο και τα κράματα αλουμινίου μπορούν επίσης να συγκολληθούν, αν και με μεγαλύτερη δυσκολία στη διαδικασία σε σύγκριση με τα σιδηρούχα υλικά.και χαμηλό σημείο τήξηςΩς εκ τούτου, η συγκόλληση αλουμινίου απαιτεί συνήθως υψηλότερη ισχύ λέιζερ, ακριβέστερο έλεγχο της εστιακής θέσης,και βελτιστοποιημένη επιλογή αερίου προστασίας για τη διασφάλιση της σταθερότητας της διαδικασίας και της πυκνότητας συγκόλλησηςΠαρά τις προκλήσεις, τα κράματα αλουμινίου χρησιμοποιούνται συχνά σε περιβλήματα μπαταριών, περιβλήματα καταναλωτικών ηλεκτρονικών προϊόντων και αεροδιαστημικές δομές.
Το χαλκό και τα κράματα χαλκού αποτελούν υλικά με ακόμη μεγαλύτερη δυσκολία συγκόλλησης.που οδηγεί σε χαμηλή αρχική απόδοση σύνδεσης λέιζερ και συχνά ελαττώματα, όπως έλλειψη σύντηξηςΜε την ανάπτυξη των λέιζερ υψηλής ισχύος, των πράσινων λέιζερ, και των παλμικών πηγών λέιζερ,Η απόδοση συγκόλλησης χαλκού έχει βελτιωθεί και χρησιμοποιείται όλο και περισσότερο σε μπαταρίες, ηλεκτρικές συνδέσεις, τερματικά και ηλεκτρονικά εξαρτήματα ακριβείας.
Η συγκόλληση με λέιζερ είναι επίσης κατάλληλη για πολύτιμα μέταλλα όπως ο χρυσός, το ασήμι και η πλατίνα.Αν και έχουν υψηλή θερμική αγωγιμότηταΤα παλμικά λέιζερ χρησιμοποιούνται συνήθως για την ακριβή μικρο-ύλιση, παρέχοντας εξαιρετική συνέπεια συγκόλλησης και ποιότητα επιφάνειας.
3Υλικά με περιορισμούς
Η συγκόλληση με λέιζερ δεν είναι κατάλληλη για όλα τα υλικά.τείνουν να σχηματίζουν σκληρές και εύθραυστες μικροδομέςΤέτοια υλικά απαιτούν προθερμοποίηση, ελεγχόμενη ψύξη ή μειωμένη πυκνότητα ενέργειας για να ελαχιστοποιηθούν τα ελαττώματα συγκόλλησης.
Το ψευδάργυρο, το μαγνήσιο και ορισμένα κράματα μαγνησίου-αλουμινίου παρουσιάζουν επίσης περιορισμούς στη διαδικασία.και άστατες λιμνοθάλασσεςΑν και η βελτιστοποίηση της διαδικασίας μπορεί να βελτιώσει τις επιδόσεις, οι βιομηχανικές εφαρμογές παραμένουν σχετικά περιορισμένες.
Τα υλικά με επιφανειακές επιχρίσεις όπως το ασήμι, το νικέλιο ή ο χρυσός παρουσιάζουν πρόσθετες προκλήσεις.που οδηγεί σε ανεπαρκή σύνδεση ή ασυνεπή τήξηΕπιπλέον, οι πολυεπίπεδες επιχρίσεις ενδέχεται να αποστρωματοποιηθούν υπό θερμότητα λόγω της κακής προσκόλλησης της επιφάνειας.
Για μη μεταλλικά υλικά, τα συμβατικά συστήματα συγκόλλησης με λέιζερ μετάλλων δεν είναι κατάλληλα για πλαστικά, καουτσούκ ή σύνθετα υλικά.Η συγκόλληση πλαστικών απαιτεί ειδικές διαδικασίες συγκόλλησης μεταφοράς και συνδυασμούς υλικών, χρησιμοποιώντας συνήθως ειδικά συστήματα συγκόλλησης πλαστικών με λέιζερ αντί για συμβατικές πηγές λέιζερ μετάλλων.
4. Διαφορετική συγκόλληση μετάλλων
Η συγκόλληση με λέιζερ χρησιμοποιείται επίσης για τη σύνδεση διαφορετικών μετάλλων.Το ανοξείδωτο χάλυβα και το ανθρακικό χάλυβα είναι ευκολότερα να συγκολληθούν μαζί, ενώ τα ζευγάρια αλουμινίου-άτσάλι, χαλκού-άτσάλι και αλουμινίου- χαλκού τείνουν να σχηματίζουν εύθραυστες διαμεταλλικές ενώσεις, μειώνοντας την αντοχή των αρθρώσεων.Η βιομηχανική πρακτική συχνά υιοθετεί τη συγκόλληση με λέιζερΗ σκοπιμότητα εξαρτάται περισσότερο από τη στρατηγική της διαδικασίας παρά από τα ίδια τα βασικά υλικά.
5Περιορισμοί διαδικασιών και παράγοντες που επηρεάζουν
Η καταλληλότητα του υλικού για συγκόλληση με λέιζερ καθορίζεται από πολλούς παράγοντες που επηρεάζουν, συμπεριλαμβανομένου του μήκους κύματος του λέιζερ, των χαρακτηριστικών απορρόφησης της επιφάνειας, των στοιχείων κράματος, της θερμικής αγωγιμότητας,αντανάκλασηΤα διάφορα υλικά έχουν διαφορετικά παράθυρα επεξεργασίας.που απαιτούν προσεκτική επιλογή εξοπλισμού και προσαρμογή παραμέτρων με βάση τα χαρακτηριστικά του υλικού.
6Συμπεράσματα
Συνοπτικά, οι μηχανές συγκόλλησης με λέιζερ παρουσιάζουν ευρεία εφαρμογή στη μεταποίηση μετάλλων.ενώ τα κράματα αλουμινίου και χαλκού είναι συγκολλητά αλλά απαιτούν προηγμένο έλεγχο της διαδικασίαςΟρισμένα υλικά υψηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα, επιχρισμένα μέταλλα και ελαφριά κράματα παρουσιάζουν περιορισμούς εφαρμογής.και πλαστικά ή μη μεταλλικά υλικά απαιτούν εξειδικευμένα συστήματα λέιζερ αντί για συμβατικές πηγές συγκόλλησης μετάλλωνΜε την εξέλιξη των λέιζερ υψηλής ισχύος, των πηγών πράσινου/μπλε λέιζερ και των υπερταχείων λέιζερ, το εύρος των εφαρμοστέων υλικών συνεχίζει να επεκτείνεται.Οι σημερινές δυσκολίες συγκόλλησης αναμένεται να ξεπεραστούν σε περισσότερους βιομηχανικούς τομείς..