1. Παραδείγματα εφαρμογής
1) Πλακέτα συγκόλλησης
Τη δεκαετία του 1960, η Toyota Motor Company υιοθέτησε για πρώτη φορά την τεχνολογία συγκόλλησης με ειδική κόλλα. Πρόκειται για τη σύνδεση δύο ή περισσότερων φύλλων μεταξύ τους με συγκόλληση και στη συνέχεια τη σφράγισή τους. Αυτά τα φύλλα μπορούν να έχουν διαφορετικά πάχη, υλικά και ιδιότητες. Λόγω των ολοένα και υψηλότερων απαιτήσεων για την απόδοση και τις λειτουργίες του αυτοκινήτου, όπως η εξοικονόμηση ενέργειας, η προστασία του περιβάλλοντος, η ασφάλεια οδήγησης κ.λπ., η τεχνολογία συγκόλλησης με ειδική κόλλα έχει προσελκύσει όλο και περισσότερη προσοχή. Η συγκόλληση με πλάκες μπορεί να χρησιμοποιήσει σημειακή συγκόλληση, συγκόλληση με άμεση επαφή,συγκόλληση με λέιζερ, συγκόλληση με τόξο υδρογόνου, κ.λπ. Προς το παρόν,συγκόλληση με λέιζερχρησιμοποιείται κυρίως στην ξένη έρευνα και παραγωγή συγκολλημένων τεμαχίων.
Συγκρίνοντας τα αποτελέσματα των δοκιμών και των υπολογισμών, τα αποτελέσματα συμφωνούν σε μεγάλο βαθμό, επαληθεύοντας την ορθότητα του μοντέλου πηγής θερμότητας. Υπολογίστηκε το πλάτος της ραφής συγκόλλησης υπό διαφορετικές παραμέτρους διεργασίας και βελτιστοποιήθηκε σταδιακά. Τέλος, υιοθετήθηκε ο λόγος ενέργειας της δέσμης 2:1, οι διπλές δοκοί τοποθετήθηκαν παράλληλα, η μεγάλη δέσμη ενέργειας τοποθετήθηκε στο κέντρο της ραφής συγκόλλησης και η μικρή δέσμη ενέργειας τοποθετήθηκε στην παχιά πλάκα. Αυτό μπορεί να μειώσει αποτελεσματικά το πλάτος συγκόλλησης. Όταν οι δύο δοκοί απέχουν 45 μοίρες η μία από την άλλη, όταν τοποθετηθούν, η δοκός επενεργεί στην παχιά και τη λεπτή πλάκα αντίστοιχα. Λόγω της μείωσης της ενεργού διαμέτρου της θερμαντικής δοκού, μειώνεται επίσης και το πλάτος συγκόλλησης.
2) Ανόμοια μέταλλα από αλουμίνιο και χάλυβα
Η παρούσα μελέτη καταλήγει στα ακόλουθα συμπεράσματα: (1) Καθώς αυξάνεται ο λόγος ενέργειας της δέσμης, το πάχος της διαμεταλλικής ένωσης στην ίδια περιοχή θέσης της διεπαφής συγκόλλησης/κράματος αλουμινίου μειώνεται σταδιακά και η κατανομή γίνεται πιο ομαλή. Όταν RS=2, το πάχος του στρώματος IMC διεπαφής είναι μεταξύ 5-10 μικρών. Το μέγιστο μήκος του ελεύθερου «βελονοειδούς» IMC είναι μεταξύ 23 μικρών. Όταν RS=0,67, το πάχος του στρώματος IMC διεπαφής είναι κάτω από 5 μικρά και το μέγιστο μήκος του ελεύθερου «βελονοειδούς» IMC είναι 5,6 μικρά. Το πάχος της διαμεταλλικής ένωσης μειώνεται σημαντικά.
(2)Όταν χρησιμοποιείται παράλληλο λέιζερ διπλής δέσμης για συγκόλληση, το IMC στη διεπαφή συγκόλλησης/κράματος αλουμινίου είναι πιο ανώμαλο. Το πάχος της στρώσης IMC στη διεπαφή συγκόλλησης/κράματος αλουμινίου κοντά στη διεπαφή σύνδεσης χάλυβα/κράματος αλουμινίου είναι παχύτερο, με μέγιστο πάχος 23,7 μικρά. Καθώς αυξάνεται ο λόγος ενέργειας της δέσμης, όταν RS=1,50, το πάχος της στρώσης IMC στη διεπαφή συγκόλλησης/κράματος αλουμινίου εξακολουθεί να είναι μεγαλύτερο από το πάχος της μεσομεταλλικής ένωσης στην ίδια περιοχή της σειριακής διπλής δέσμης.
3. Σύνδεση σε σχήμα Τ από κράμα αλουμινίου-λιθίου
Όσον αφορά τις μηχανικές ιδιότητες των συγκολλημένων με λέιζερ αρμών κράματος αλουμινίου 2A97, οι ερευνητές μελέτησαν τη μικροσκληρότητα, τις ιδιότητες εφελκυσμού και τις ιδιότητες κόπωσης. Τα αποτελέσματα των δοκιμών δείχνουν ότι: η ζώνη συγκόλλησης της συγκολλημένης με λέιζερ αρμού κράματος αλουμινίου 2A97-T3/T4 έχει μαλακώσει σημαντικά. Ο συντελεστής είναι περίπου 0,6, ο οποίος σχετίζεται κυρίως με τη διάλυση και την επακόλουθη δυσκολία καθίζησης της φάσης ενίσχυσης. Ο συντελεστής αντοχής της σύνδεσης κράματος αλουμινίου 2A97-T4 που συγκολλήθηκε με λέιζερ ινών IPGYLR-6000 μπορεί να φτάσει το 0,8, αλλά η πλαστικότητα είναι χαμηλή, ενώ η ίνα IPGYLS-4000συγκόλληση με λέιζερΟ συντελεστής αντοχής των συγκολλημένων με λέιζερ συνδέσεων από κράμα αλουμινίου 2A97-T3 είναι περίπου 0,6. Τα ελαττώματα πόρων είναι η αιτία των ρωγμών κόπωσης στις συγκολλημένες με λέιζερ συνδέσεις από κράμα αλουμινίου 2A97-T3.
Στη σύγχρονη λειτουργία, σύμφωνα με διαφορετικές μορφολογίες κρυστάλλων, το FZ αποτελείται κυρίως από στηλικούς κρυστάλλους και ισοαξονικούς κρυστάλλους. Οι στηλικοί κρύσταλλοι έχουν επιταξιακό προσανατολισμό ανάπτυξης EQZ και οι κατευθύνσεις ανάπτυξής τους είναι κάθετες στη γραμμή σύντηξης. Αυτό συμβαίνει επειδή η επιφάνεια του κόκκου EQZ είναι ένα έτοιμο σωματίδιο πυρήνωσης και η απαγωγή θερμότητας προς αυτήν την κατεύθυνση είναι η ταχύτερη. Επομένως, ο πρωτεύων κρυσταλλογραφικός άξονας της κάθετης γραμμής σύντηξης αναπτύσσεται κατά προτίμηση και οι πλευρές περιορίζονται. Καθώς οι στηλικοί κρύσταλλοι αναπτύσσονται προς το κέντρο της συγκόλλησης, η δομική μορφολογία αλλάζει και σχηματίζονται στηλικοί δενδρίτες. Στο κέντρο της συγκόλλησης, η θερμοκρασία της λιωμένης δεξαμενής είναι υψηλή, ο ρυθμός απαγωγής θερμότητας είναι ο ίδιος προς όλες τις κατευθύνσεις και οι κόκκοι αναπτύσσονται ισοαξονικά προς όλες τις κατευθύνσεις, σχηματίζοντας ισοαξονικούς δενδρίτες. Όταν ο πρωτεύων κρυσταλλογραφικός άξονας των ισοαξονικών δενδριτών εφάπτεται ακριβώς στο επίπεδο του δείγματος, μπορούν να παρατηρηθούν εμφανείς κόκκοι που μοιάζουν με άνθη στη μεταλλογραφική φάση. Επιπλέον, επηρεασμένοι από την υπερψύξη των τοπικών συστατικών στη ζώνη συγκόλλησης, οι ισοαξονικές λεπτόκοκκες ζώνες εμφανίζονται συνήθως στην περιοχή συγκολλημένης ραφής της σύγχρονης σύνδεσης σχήματος Τ, και η μορφολογία των κόκκων στην ισοαξονική λεπτόκοκκη ζώνη είναι διαφορετική από τη μορφολογία των κόκκων του EQZ. Ίδια εμφάνιση. Επειδή η διαδικασία θέρμανσης της ετερογενούς λειτουργίας TSTB-LW είναι διαφορετική από αυτή της σύγχρονης λειτουργίας TSTB-LW, υπάρχουν προφανείς διαφορές στη μακρομορφολογία και τη μορφολογία της μικροδομής. Η ετερογενής λειτουργία TSTB-LW σε σχήμα Τ έχει βιώσει δύο θερμικούς κύκλους, παρουσιάζοντας χαρακτηριστικά διπλής λιωμένης δεξαμενής. Υπάρχει μια εμφανής δευτερεύουσα γραμμή σύντηξης μέσα στη συγκόλληση, και η λιωμένη δεξαμενή που σχηματίζεται από τη συγκόλληση θερμικής αγωγιμότητας είναι μικρή. Στη διαδικασία ετερογενούς λειτουργίας TSTB-LW, η συγκόλληση βαθιάς διείσδυσης επηρεάζεται από τη διαδικασία θέρμανσης της συγκόλλησης θερμικής αγωγιμότητας. Οι στηλικοί δενδρίτες και οι ισοαξονικοί δενδρίτες κοντά στη δευτερεύουσα γραμμή σύντηξης έχουν λιγότερα όρια υποκόκκων και μετατρέπονται σε στηλικούς ή κυψελοειδείς κρυστάλλους, υποδεικνύοντας ότι η διαδικασία θέρμανσης της συγκόλλησης θερμικής αγωγιμότητας έχει επίδραση θερμικής επεξεργασίας στις συγκολλήσεις βαθιάς διείσδυσης. Και το μέγεθος κόκκων των δενδριτών στο κέντρο της θερμικά αγώγιμης συγκόλλησης είναι 2-5 μικρά, το οποίο είναι πολύ μικρότερο από το μέγεθος κόκκων των δενδριτών στο κέντρο της συγκόλλησης βαθιάς διείσδυσης (5-10 μικρά). Αυτό σχετίζεται κυρίως με τη μέγιστη θέρμανση των συγκολλήσεων και στις δύο πλευρές. Η θερμοκρασία σχετίζεται με τον επακόλουθο ρυθμό ψύξης.
3) Αρχή της συγκόλλησης επένδυσης σκόνης με διπλή δέσμη λέιζερ
4)Υψηλή αντοχή στις κολλήσεις
Στο πείραμα συγκόλλησης με εναπόθεση σκόνης με λέιζερ διπλής δέσμης, επειδή οι δύο δέσμες λέιζερ κατανέμονται δίπλα-δίπλα και στις δύο πλευρές του σύρματος γέφυρας, η εμβέλεια του λέιζερ και του υποστρώματος είναι μεγαλύτερη από αυτή της συγκόλλησης με εναπόθεση σκόνης με λέιζερ μονής δέσμης και οι προκύπτουσες ενώσεις συγκόλλησης είναι κάθετες προς το σύρμα γέφυρας. Η κατεύθυνση του σύρματος είναι σχετικά επιμήκης. Το Σχήμα 3.6 δείχνει τις ενώσεις συγκόλλησης που επιτυγχάνονται με συγκόλληση με εναπόθεση σκόνης με λέιζερ μονής δέσμης και διπλής δέσμης. Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας συγκόλλησης, είτε πρόκειται για διπλή δέσμησυγκόλληση με λέιζερμέθοδος ή μονή δέσμησυγκόλληση με λέιζερΜε τη μέθοδο αυτή, σχηματίζεται μια συγκεκριμένη λιωμένη δεξαμενή στο βασικό υλικό μέσω αγωγιμότητας θερμότητας. Με αυτόν τον τρόπο, το λιωμένο μέταλλο βάσης στη λιωμένη δεξαμενή μπορεί να σχηματίσει έναν μεταλλουργικό δεσμό με τη λιωμένη αυτορευστική σκόνη κράματος, επιτυγχάνοντας έτσι συγκόλληση. Όταν χρησιμοποιείται λέιζερ διπλής δέσμης για συγκόλληση, η αλληλεπίδραση μεταξύ της δέσμης λέιζερ και του βασικού υλικού είναι η αλληλεπίδραση μεταξύ των περιοχών δράσης των δύο δεσμών λέιζερ, δηλαδή η αλληλεπίδραση μεταξύ των δύο λιωμένων δεξαμενών που σχηματίζονται από το λέιζερ στο υλικό. Με αυτόν τον τρόπο, η προκύπτουσα νέα σύντηξη. Η περιοχή είναι μεγαλύτερη από αυτή της μονής δέσμης.συγκόλληση με λέιζερ, έτσι οι συγκολλήσεις που λαμβάνονται με διπλή δοκόσυγκόλληση με λέιζερείναι ισχυρότερα από τα μονόδοκασυγκόλληση με λέιζερ.
2. Υψηλές συγκολλησιμότητα και επαναληψιμότητα
Στη μονή δοκόσυγκόλληση με λέιζερπείραμα, δεδομένου ότι το κέντρο του εστιασμένου σημείου του λέιζερ δρα απευθείας στο σύρμα μικρο-γέφυρας, το σύρμα γέφυρας έχει πολύ υψηλές απαιτήσεις για τοσυγκόλληση με λέιζερπαραμέτρους της διεργασίας, όπως η ανομοιόμορφη κατανομή της πυκνότητας ενέργειας του λέιζερ και το ανομοιόμορφο πάχος της σκόνης κράματος. Αυτό θα οδηγήσει σε θραύση του σύρματος κατά τη διάρκεια της διαδικασίας συγκόλλησης και ακόμη και σε άμεση εξάτμιση του σύρματος της γέφυρας. Στη μέθοδο συγκόλλησης με λέιζερ διπλής δέσμης, επειδή τα εστιασμένα κέντρα σημείων των δύο δεσμών λέιζερ δεν δρουν άμεσα στα σύρματα μικρο-γέφυρας, οι αυστηρές απαιτήσεις για τις παραμέτρους της διεργασίας συγκόλλησης με λέιζερ των συρμάτων της γέφυρας μειώνονται και η συγκολλησιμότητα και η επαναληψιμότητα βελτιώνονται σημαντικά.
Ώρα δημοσίευσης: 17 Οκτωβρίου 2023
