Що таке зварювання?
Здатність металу до зварювання відноситься до пристосованості металевого матеріалу до процесу зварювання, головним чином стосується труднощів отримання високоякісних зварних з'єднань за певних умов процесу зварювання.У широкому сенсі поняття «зварювальна здатність» включає також «доступність» і «надійність».Зварювальна здатність залежить від характеристик матеріалу та використовуваних умов процесу.Зварювальна здатність металевих матеріалів не є статичною, а розвивається, наприклад, для матеріалів, які спочатку вважалися поганими щодо зварювальної здатності, з розвитком науки й техніки нові методи зварювання стали легшими для зварювання, тобто зварювальна здатність стало краще.Тому ми не можемо залишити умови процесу, щоб говорити про зварювальну здатність.
Здатність до зварювання включає два аспекти: один - це продуктивність з'єднання, тобто чутливість формування дефектів зварювання за певних умов процесу зварювання;другий — практичні характеристики, тобто адаптованість зварного з’єднання до вимог використання за певних умов процесу зварювання.
Методи зварювання
1.Лазерне зварювання（LBW）
2.ультразвукове зварювання (УСЗ)
3.дифузійне зварювання (DFW)
4.тощо
1. Зварювання — це процес з’єднання матеріалів, зазвичай металів, шляхом нагрівання поверхонь до точки плавлення, а потім дозволу їм охолонути й затвердіти, часто з додаванням наповнювача.Зварюваність матеріалу означає його здатність зварюватися за певних умов процесу і залежить як від характеристик матеріалу, так і від використовуваного процесу зварювання.
2. Зварюваність можна розділити на два аспекти: спільна продуктивність і практична продуктивність.Ефективність з'єднання відноситься до чутливості формування дефектів зварювання за певних умов процесу зварювання, тоді як практична продуктивність відноситься до адаптованості зварного з'єднання до вимог використання за певних умов процесу зварювання.
3. Існують різні методи зварювання, включаючи лазерне зварювання (LBW), ультразвукове зварювання (USW) і дифузійне зварювання (DFW), серед інших.Вибір способу зварювання залежить від матеріалів, що з’єднуються, товщини матеріалів, необхідної міцності з’єднання та інших факторів.
Що таке лазерне зварювання?
Лазерне зварювання, також відоме як зварювання лазерним променем («LBW»), — це техніка у виробництві, за допомогою якої дві або більше частин матеріалу (зазвичай металу) з’єднуються разом за допомогою лазерного променя.
Це безконтактний процес, який вимагає доступу до зони зварювання з одного боку деталей, що зварюються.
Тепло, створюване лазером, розплавляє матеріал з обох боків з’єднання, і коли розплавлений матеріал змішується та знову твердне, він сплавляє деталі.
Зварний шов утворюється, коли інтенсивне лазерне світло швидко нагріває матеріал – зазвичай обчислюється за мілісекунди.
Лазерний промінь являє собою когерентне (однофазне) світло однієї довжини хвилі (монохроматичне).Лазерний промінь має низьку розбіжність променя та високий вміст енергії, що створить тепло, коли він потрапляє на поверхню
Як і в усіх формах зварювання, деталі мають значення при використанні LBW.Ви можете використовувати різні лазери та різні процеси LBW, і бувають випадки, коли лазерне зварювання не є найкращим вибором.
Лазерне зварювання
Існує 3 види лазерного зварювання:
1.Режим проведення
2. Режим проведення/проникнення
3. Режим проникнення або замкової щілини
Ці види лазерного зварювання групуються за кількістю енергії, що подається на метал.Подумайте про це як про низькі, середні та високі рівні енергії лазера.
Режим проведення
Режим провідності забезпечує низьку енергію лазера до металу, що призводить до низького провару з неглибоким зварюванням.
Це добре для з’єднань, які не потребують високої міцності, оскільки результатом є різновид суцільного точкового зварювання.Провідні шви є гладкими та естетично привабливими, і вони зазвичай ширші, ніж глибокі.
Існує два типи режиму провідності LBW:
1.Пряме нагрівання:Поверхня деталі нагрівається безпосередньо лазером.Потім тепло передається в метал, і частини основного металу плавляться, сплавляючи з’єднання, коли метал знову затвердіє.
2. Передача енергії: Спеціальне поглинаюче чорнило спочатку наноситься на поверхню з’єднання.Це чорнило поглинає енергію лазера та виділяє тепло.Потім метал, що лежить в основі, проводить тепло в тонкий шар, який плавиться і повторно твердне, утворюючи зварне з’єднання.
Режим провідності/проникнення
Деякі можуть не визнати це одним із режимів.Вони відчувають, що існує лише два типи;ви або проводите тепло в метал, або випаровуєте невеликий металевий канал, пропускаючи лазер у метал.
Але режим провідності/проникнення використовує «середню» енергію та призводить до більшого проникнення.Але лазер недостатньо потужний, щоб випаровувати метал, як у режимі замкової щілини.
Режим проникнення або замкової щілини
Цей режим створює глибокі вузькі зварні шви.Тому деякі називають це режимом проникнення.Зроблені зварні шви зазвичай глибші, ніж широкі, і міцніші, ніж зварні з’єднання в режимі електропровідності.
При цьому типі зварювання LBW потужний лазер випаровує основний метал, утворюючи вузький тунель, відомий як «замкова щілина», який простягається вниз у з’єднання.Цей «отвір» є каналом, через який лазер проникає глибоко в метал.
Відповідні метали для LBW
Лазерне зварювання працює з багатьма металами, наприклад:
- Вуглецева сталь
- Алюміній
- Титан
- Низьколегована та нержавіюча сталь
- Нікель
- Платина
- Молібден
Ультразвукове зварювання
Ультразвукове зварювання (УСЗ) — це з’єднання або реформування термопластів за допомогою тепла, що утворюється від високочастотного механічного руху.Це здійснюється шляхом перетворення високочастотної електричної енергії в високочастотний механічний рух.Цей механічний рух разом із прикладеною силою створює тепло тертя на сполучених поверхнях пластикових компонентів (область з’єднання), тому пластиковий матеріал плавиться та утворює молекулярний зв’язок між частинами.
ОСНОВНИЙ ПРИНЦИП УЛЬТРАЗВУКОВОГО ЗВАРЮВАННЯ
1. Деталі в кріпленні: Дві термопластичні частини, які збираються, поміщаються разом, одна на одну, в опорне гніздо, яке називається кріпленням.
2. Ультразвуковий ріжковий контакт: титановий або алюмінієвий компонент, званий рогом, контактує з верхньою пластиковою частиною.
3. Прикладена сила: контрольована сила або тиск прикладається до деталей, затискаючи їх разом на пристосуванні.
4. Час зварювання: Ультразвуковий рупор вібрує вертикально 20 000 (20 кГц) або 40 000 (40 кГц) разів на секунду на відстанях, виміряних у тисячних частках дюйма (мікронах), протягом попередньо визначеного періоду часу, який називається часом зварювання.Завдяки ретельному дизайну деталей ця вібраційна механічна енергія спрямовується на обмежені точки контакту між двома частинами.Механічні коливання передаються через термопластичні матеріали на поверхню з’єднання для створення тепла від тертя.Коли температура на межі з’єднання досягає точки плавлення, пластик плавиться і тече, а вібрація припиняється.Це дозволяє розплавленому пластику почати охолоджуватися.
5. Час утримування: сила затиску зберігається протягом заданого проміжку часу, щоб деталі злилися, коли розплавлений пластик охолоджується та застигає.Це відоме як час утримання.(Примітка: покращення міцності з’єднання та герметичності можна досягти шляхом застосування більшої сили під час утримування. Це досягається за допомогою подвійного тиску).
6. Рупор втягується: коли розплавлений пластик затвердіє, сила затиску припиняється, а ультразвуковий рупор втягується.Дві пластикові частини тепер з’єднані так, ніби відлиті разом, і видалені з приладу як одна частина.
Дифузійне зварювання, DFW
Процес з’єднання за допомогою тепла та тиску, коли контактні поверхні з’єднуються шляхом дифузії атомів.
Процес
Дві заготовки [1] з різними концентраціями поміщають між двома пресами [2].Преси унікальні для кожної комбінації заготовок, тому в разі зміни дизайну продукту потрібна нова конструкція.
Тепло, еквівалентне приблизно 50-70% температури плавлення матеріалів, потім подається в систему, збільшуючи рухливість атомів двох матеріалів.
Потім преси притискаються один до одного, в результаті чого атоми починають дифундувати між матеріалами в зоні контакту [3].Дифузія відбувається завдяки різній концентрації заготовок, а тепло і тиск лише полегшують процес.Тому тиск використовується для того, щоб матеріали контактували з поверхнями якомога ближче, щоб атоми могли легше дифундувати.Коли бажана частка атомів дифундує, тепло і тиск знімаються, і процес з’єднання завершується.
