Apa itu pengelasan laser? Apa pengembangan teknologi pengelasan laser saat ini? Di bidang apa teknologi pengelasan laser dapat diterapkan?
1. Apa itu pengelasan laser?
Singkatnya, pengelasan laser adalah memanaskan permukaan benda kerja dengan radiasi laser, dan panas permukaan berdifusi ke dalam melalui konduksi panas. Kemudian, dengan mengendalikan lebar, energi, daya puncak dan frekuensi pengulangan pulsa laser, benda kerja dilebur untuk membentuk kumpulan cair tertentu, sehingga mencapai pengelasan.
Pengelasan laser dapat mengurangi panas input ke jumlah minimum yang diperlukan, kisaran perubahan metalografi zona yang terkena dampak panas kecil, dan deformasi yang disebabkan oleh konduksi panas juga minimal.
Pengelasan non-kontak dapat mengurangi keausan dan deformasi mesin seminimal mungkin. Balok laser mudah difokuskan, menyelaraskan, dan memandu dengan instrumen optik. Ini dapat ditempatkan pada jarak yang tepat dari benda kerja dan dapat dipandu di antara mesin atau rintangan di sekitar benda kerja.
Balok laser dapat difokuskan pada area yang sangat kecil, dapat mengelas bagian -bagian kecil dan berjarak dekat, dapat mengelas berbagai bahan, dan juga dapat bergabung dengan berbagai bahan heterogen.
Mudah untuk melakukan pengelasan berkecepatan tinggi dengan otomatisasi, dan juga dapat dikontrol secara digital atau dengan komputer. Saat mengelas bahan tipis atau kabel berdiameter tipis, tidak ada masalah seperti pengembalian.
2. Apa status teknologi pengelasan laser saat ini?
Teknologi pengelasan laser telah berkembang bersama dengan pengembangan teknologi laser. Dalam beberapa tahun terakhir, sumber cahaya baru seperti laser biru, laser hijau, laser femtosecond, pengelasan ayunan, lasan lengan (ring yang dapat disesuaikan) yang dapat disesuaikan dengan pengelasan spot dan proses baru lainnya telah diperkenalkan, yang secara inovatif telah memecahkan beberapa masalah pengelasan dalam berbagai produksi industri, yang telah memungkinkan pengelasan laser untuk dipromosikan dengan cepat dan dikembangkan di berbagai bidang di berbagai bidang.
(1) Teknologi Pengelasan Laser Logam
Kepadatan energi yang tinggi dari laser memungkinkan untuk mengelas beberapa bahan logam yang sulit dibasahi, tetapi masih ada beberapa masalah dengan pengelasan bahan yang sangat reflektif dan bahan logam yang berbeda seperti emas, perak, tembaga, dan aluminium. Alasan utama meliputi:
Reflektivitas yang tinggi dan konduktivitas termal yang tinggi, pengelasan laser membutuhkan daya awal yang lebih tinggi;
②Selding pengelasan laser daya tinggi, peka terhadap perubahan keadaan permukaan material, menghasilkan pembentukan sambungan solder/las yang buruk;
③ Kecepatan pengelasan laser cepat, menghasilkan cacat pengelasan seperti pori -pori di dalam lasan, terutama paduan aluminium dan aluminium.
(1.1) Pengelasan laser yang efisien dari paduan tembaga dan tembaga
Tembaga memiliki konduktivitas listrik dan termal yang sangat baik dan banyak digunakan di bidang manufaktur produk elektronik dan kendaraan listrik. Di antara mereka, motor, baterai, sensor, harness kabel, dan terminal adalah yang paling banyak digunakan.
Di masa lalu, pengelasan laser bahan logam terutama diandalkan pada laser inframerah. Namun, konduktivitas termal tembaga terlalu tinggi, hampir 5 kali dari besi murni dan 1,7 kali lipat dari aluminium murni. Tembaga memiliki tingkat penyerapan yang rendah untuk laser inframerah. Penggunaan laser inframerah untuk pengelasan linier saja memiliki jendela proses yang tidak stabil dan fluktuasi terbesar dalam kedalaman leleh, yang rentan terhadap masalah seperti spatter pengelasan, percikan logam cair, pori -pori, dan fluktuasi besar kedalaman penetrasi.
Oleh karena itu, setelah munculnya laser panjang gelombang pendek berdaya tinggi, pengelasan laser cahaya yang terlihat dan pengelasan hibrida telah menjadi metode pemrosesan yang ideal untuk bahan yang sangat reflektif seperti paduan tembaga dan tembaga.
① pengelasan laser lampu
Laser hijau adalah semacam cahaya tampak dengan panjang gelombang 500-560 nm. Tingkat penyerapan tembaga untuk cahaya hijau dengan panjang gelombang λ=515 nm setinggi 40%, yaitu sekitar 8 kali laju penyerapan cahaya inframerah sekitar 1μm, dan efisiensi penggabungan energi lebih tinggi. Sensitivitas terhadap tingkat oksidasi juga berkurang.
Penggunaan laser hijau dapat secara signifikan mengurangi daya ambang pengelasan penetrasi dalam tembaga, jumlah semprotan leleh dan percikan pada permukaan las kecil, dan hampir tidak terpengaruh oleh kecepatan pengelasan. Jika pemindaian balok, defokus balok dan modulasi daya laser yang benar meningkat, kualitas pengelasan dapat ditingkatkan secara signifikan. Sementara jumlah cacat las sangat berkurang, permukaan las akan lebih teratur dan seragam.
②BLUE LAGIAN LASER LANGSUNG
Semakin pendek panjang gelombang, semakin tinggi energi foton, yang membantu meningkatkan laju penyerapan material dari cahaya laser. Panjang gelombang laser biru adalah 400nm ~ 500n. Laser semikonduktor berdasarkan bahan gallium nitrida dapat secara langsung menghasilkan laser dengan panjang gelombang 450 nm tanpa penggandaan frekuensi lebih lanjut. Ini memiliki keunggulan struktur sederhana, penggunaan yang mudah, efisiensi konversi elektro-optik, dan laju penyerapan yang tinggi.
Dibandingkan dengan laser serat yang biasa digunakan dalam pemrosesan industri, laser cahaya biru memiliki peningkatan {{0}}% dalam tingkat penyerapan bahan logam pada 450nm, terutama peningkatan tingkat penyerapan bahan logam yang sangat reflektif seperti tembaga dan emas. Telah diverifikasi bahwa konsumsi energi yang diperlukan untuk pengelasan tembaga adalah 84% lebih rendah dari laser inframerah. Ini berarti bahwa ketika laser inframerah membutuhkan 10 W daya laser untuk mengelas bahan tembaga, menggunakan laser biru hanya membutuhkan sekitar 1 kW atau 0,5 kW daya.
③ pengelasan hibrida balok
Menggunakan proses pengelasan komposit sinar ganda cahaya yang terlihat inframerah, menggunakan laser cahaya tampak daya yang lebih kecil, laser inframerah dapat mencapai pengelasan tembaga penetrasi paksa ketika daya lebih rendah daripada daya ambang pengelasan penetrasi dalam, dan secara signifikan mengurangi spatter pengelasan, dan biaya peralatan rendah. Kualitas pengelasan tinggi dan dianggap memiliki keunggulan yang sangat luar biasa dan prospek aplikasi yang baik.
(1.2) Pengelasan ayunan laser paduan aluminium
Ketika balok laser fokus tunggal konvensional digunakan untuk mengelas paduan aluminium, pori-pori adalah cacat umum. Alasan utama pembentukan pori -pori dalam paduan aluminium adalah:
① Kolam cair pengelasan dan lubang kunci rentan terhadap runtuh dan ketidakstabilan karena getaran yang parah, membentuk pori -pori;
② Kelarutan hidrogen dalam paduan aluminium akan turun tajam dengan penurunan suhu, menghasilkan presipitasi hidrogen jenuh selama pemadatan dan pembentukan pori -pori hidrogen. Kehadiran pori -pori akan menyebabkan konsentrasi tegangan di lasan, yang akan menyebabkan lasan retak selama pemadatan.
Pengelasan ayunan laser. Selama proses pengelasan, balok bergerak di sepanjang arah lasan dan ayunan dalam berbagai bentuk seperti lingkaran, 8- berbentuk, dan garis spiral pada saat yang sama.
Saat ini, realisasi ayunan balok terutama dicapai oleh galvanometer yang dapat menahan laser daya tinggi. Area aksi balok dari pengelasan ayunan laser meningkat, yang meningkatkan area lubang kunci dan kumpulan cair dan ukuran akar kumpulan cair, meningkatkan stabilitas lubang kunci dan kumpulan cair, dan memiliki efek peningkatan yang signifikan pada cacat seperti fusi yang buruk dan undercut. Pada saat yang sama, pengadukan kolam cair dengan balok cahaya berayun mempercepat konveksi kolam cair, yang meningkatkan kecepatan keluar gelembung di kolam cair dan mengurangi porositas.
3. Aplikasi teknologi pengelasan laser saat ini di berbagai bidang
Pengelasan laser tidak lebih dari pemotongan. Saat ini, ada perusahaan di negara saya yang berspesialisasi dalam pengelasan laser. Pada hari-hari awal, laser laser dan laser yang dipompa lampu adalah metode utama. Mereka semua adalah pengelasan laser berdaya rendah yang sangat tradisional, yang telah diterapkan dalam cetakan, karakter iklan, kacamata, perhiasan dan bidang lainnya, tetapi skalnya sangat terbatas. Dalam beberapa tahun terakhir, dengan peningkatan kekuatan laser yang berkelanjutan, yang lebih penting, laser semikonduktor dan laser serat secara bertahap mengembangkan skenario aplikasi laser laser, memecahkan hambatan teknis pengelasan laser dan membuka ruang pasar baru.
(1) Penerapan teknologi pengelasan laser di manufaktur mobil
Dengan pengembangan sains dan teknologi dan peningkatan tingkat konsumsi dan kualitas hidup orang, persyaratan untuk estetika yang ringan dan artistik dari badan mobil di bidang produksi mobil semakin tinggi dan lebih tinggi. Teknologi pengelasan laser menonjol karena efek pemrosesannya yang sangat baik, kualitas produk yang baik dan efisiensi kerja yang tinggi, dan dengan cepat menjadi kesayangan aplikasi teknologi proses pengelasan di bidang produksi mobil.
Dalam produksi kendaraan, teknologi pengelasan laser terutama digunakan dalam proses seperti pengelasan laser pelat baja tebal, pengelasan laser rakitan mobil dan rakitan subsistem, dan pengelasan laser bagian kendaraan. Pembuat mobil di beberapa negara Eropa dan Amerika mulai menerapkan teknologi pengelasan laser relatif awal, mulai tahun 1980 -an. Audi, Mercedes-Benz, GM dan merek mobil terkenal lainnya mulai memperkenalkan teknologi pengelasan laser ke dalam produksi dan manufaktur kendaraan pada waktu itu, yang mempromosikan aplikasi mendalam dan pengembangan teknologi pengelasan laser di bidang produksi dan manufaktur kendaraan.
Pengelasan laser baterai daya harus menjadi permintaan aplikasi pengelasan yang paling menarik dalam beberapa tahun terakhir, yang memiliki dorongan besar bagi produsen peralatan laser. Yang kedua haruslah pengelasan badan dan bagian mobil. China adalah pasar mobil terbesar di dunia, dengan banyak perusahaan mobil lama dan perusahaan mobil baru yang muncul terus menerus, dengan hampir 100 merek mobil. Sebagian besar produsen menggunakan teknologi pengelasan tingkat kilowatt atau jalur produksi pengelasan laser otomatis; Terutama di bidang baterai daya, perusahaan baterai energi baru terkemuka telah menggunakan sejumlah besar peralatan pengelasan laser.
4. Apa tren pengembangan teknologi pengelasan laser?
Dengan pengembangan lebih lanjut dan terobosan teknologi pengelasan, keunikannya lebih jelas dalam proses penelitian dan pengembangan teknologi pengelasan laser. Teknologi pengelasan laser dapat mengelas bahan logam dengan cepat dan efisien. Ketika sinar laser dihasilkan, karena karakteristik fokus yang tinggi, ia dapat menyebabkan kepadatan daya yang sangat tinggi di balok laser, yang memungkinkan sinar laser untuk melepaskan sejumlah besar energi panas dalam waktu yang sangat singkat, sehingga sangat meningkatkan efisiensi pengelasan dan memastikan kualitas pengelasan.
Selain itu, karena keuntungan pengelasan instan dari teknologi pengelasan laser, ia memiliki prospek aplikasi yang sangat luas. Dalam aplikasi aktual teknologi pengelasan laser, ketika sinar laser secara langsung menyinari permukaan bahan logam, itu tidak akan mempengaruhi bahan logam di luar area iradiasi, sehingga tidak menyebabkan kerusakan signifikan pada permukaan bahan logam selama proses pengelasan, dan setelah proses pengelasan selesai, tidak perlu melakukan pemrosesan permukaan terkait. Hal ini membuat teknologi pengelasan laser sangat cocok untuk memproses permukaan berbagai bagian presisi, sehingga operasi pengelasan yang lebih sulit juga dapat dicapai dengan cepat.
Selain itu, dalam spesifikasi teknis pengelasan sebelumnya, biasanya ditetapkan bahwa persyaratan material untuk semua bahan pengelasan harus konsisten. Dengan menggunakan teknologi pengelasan laser, tidak perlu memiliki batasan besar pada bahan bahan pengelasan, sehingga bahkan bahan pengelasan bahan yang berbeda dapat dengan mudah dilas menggunakan teknologi pengelasan laser. Dapat dikatakan bahwa pembentukan dan aplikasi teknologi pengelasan laser yang luas telah secara efektif mengatasi masalah dalam teknologi pengelasan tradisional dan mengurangi kesulitan operasi pengelasan tradisional.
Setelah lebih dari setengah abad pengembangan, tingkat teknis teknologi pengelasan laser juga menjadi semakin sempurna, dan secara bertahap telah banyak digunakan di lebih banyak dan lebih banyak bidang industri.
Dalam bidang aplikasi kedirgantaraan, instrumen elektronik, manufaktur mesin, metalurgi baja, manufaktur mobil, peralatan medis dan industri lainnya, teknologi pengelasan laser memainkan peran yang semakin besar. Misalnya, dalam produksi suku cadang otomotif, teknologi pengelasan laser dapat digunakan untuk memproses dan menghasilkan bagian -bagian yang menutupi kendaraan, dan negara -negara maju seperti Amerika Serikat dan Jepang juga telah menerapkan teknologi pengelasan laser untuk produksi bagian penerbangan di lingkungan nitrogen murni.