Mi az a hegesztés?
A fém hegesztési képessége a fémanyagnak a hegesztési folyamathoz való alkalmazkodóképességére utal, főként arra, hogy bizonyos hegesztési folyamat körülményei között milyen nehéz jó minőségű hegesztett kötéseket előállítani.Általánosságban elmondható, hogy a "hegesztési képesség" fogalma magában foglalja a "rendelkezésre állást" és a "megbízhatóságot" is.A hegesztési képesség az anyag jellemzőitől és az alkalmazott folyamat körülményeitől függ.A fémanyagok hegesztési képessége nem statikus, hanem fejlődik például az eredetileg gyenge hegesztési képességűnek tartott anyagoknál a tudomány és a technika fejlődésével az új hegesztési eljárások könnyebben hegeszthetők, vagyis a hegesztési képesség jobb lett.Ezért nem hagyhatjuk a folyamat körülményeit a hegesztési képességről beszélni.
A hegesztési képesség két szempontot foglal magában: az egyik a kötés teljesítőképessége, vagyis a hegesztési hibák kialakulásának érzékenysége bizonyos hegesztési folyamat körülményei között;a második a gyakorlati teljesítmény, vagyis a hegesztett kötés alkalmazkodóképessége a használati követelményekhez bizonyos hegesztési folyamat körülményei között.
Hegesztési módszerek
1.Lézeres hegesztés（LBW）
2. Ultrahangos hegesztés (USW)
3. diffúziós hegesztés (DFW)
4.stb
1. A hegesztés olyan anyagok, általában fémek összekapcsolásának folyamata, amelyek során a felületeket olvadáspontig hevítik, majd hagyják lehűlni és megszilárdulni, gyakran töltőanyag hozzáadásával.Az anyag hegeszthetősége arra utal, hogy bizonyos folyamatkörülmények között mennyire hegeszthető, és mind az anyag jellemzőitől, mind az alkalmazott hegesztési eljárástól függ.
2. A hegeszthetőség két szempontra osztható: az ízületi teljesítményre és a gyakorlati teljesítményre.A kötési teljesítmény a hegesztési hibák kialakulásának érzékenységét jelenti bizonyos hegesztési folyamat körülményei között, míg a gyakorlati teljesítmény a hegesztett kötés alkalmazkodóképességét jelenti a felhasználási követelményekhez bizonyos hegesztési folyamat körülményei között.
3. Különféle hegesztési módszerek léteznek, többek között a lézeres hegesztés (LBW), az ultrahangos hegesztés (USW) és a diffúziós hegesztés (DFW).A hegesztési módszer megválasztása az összeillesztendő anyagoktól, az anyagok vastagságától, a szükséges csatlakozási szilárdságtól és egyéb tényezőktől függ.
Mi az a lézeres hegesztés?
A lézeres hegesztés, más néven lézersugaras hegesztés (LBW), egy olyan gyártási technika, amelynek során két vagy több anyagdarabot (általában fémet) lézersugár segítségével kapcsolnak össze.
Ez egy érintésmentes folyamat, amely megköveteli, hogy a hegesztett részek egyik oldaláról hozzáférjenek a hegesztési zónához.
A lézer által keltett hő a kötés mindkét oldalán megolvasztja az anyagot, és ahogy az olvadt anyag keveredik és újra megszilárdul, összeolvasztja az alkatrészeket.
A hegesztés úgy jön létre, hogy az intenzív lézerfény gyorsan felmelegíti az anyagot – jellemzően ezredmásodpercekben számítva.
A lézersugár egyetlen hullámhosszú (monokromatikus) koherens (egyfázisú) fény.A lézersugár alacsony sugárdivergencia és magas energiatartalommal rendelkezik, amely hőt hoz létre, amikor felülethez ér
Mint minden hegesztési forma, az LBW használatakor a részletek számítanak.Különféle lézereket és különféle LBW eljárásokat használhat, és vannak esetek, amikor a lézeres hegesztés nem a legjobb választás.
Lézeres hegesztés
A lézeres hegesztésnek 3 típusa van:
1. Vezetési mód
2. Vezetési/penetrációs mód
3. Behatolás vagy kulcslyuk mód
Az ilyen típusú lézeres hegesztéseket a fémhez szállított energia mennyisége alapján csoportosítják.Gondoljon ezekre a lézerenergia alacsony, közepes és magas energiaszintjeként.
Vezetési mód
A vezetési mód alacsony lézerenergiát juttat a fémbe, ami alacsony penetrációt eredményez sekély hegesztéssel.
Jó az olyan kötésekhez, amelyek nem igényelnek nagy szilárdságot, mivel az eredmény egyfajta folyamatos ponthegesztés.A vezetőhegesztések simák és esztétikusak, és jellemzően szélesebbek, mint mélyek.
Kétféle LBW vezetési mód létezik:
1. Közvetlen fűtés:Az alkatrész felületét közvetlenül lézer melegíti fel.Ezután a hőt a fémbe vezetik, és az alapfém egyes részei megolvadnak, összeolvasztják a kötést, amikor a fém újra megszilárdul.
2.Energiaátvitel: Először egy speciális nedvszívó tintát helyeznek el a kötés határfelületén.Ez a tinta felveszi a lézer energiáját és hőt termel.Az alatta lévő fém ezután vékony rétegbe vezeti a hőt, amely megolvad, és újra megszilárdul, és hegesztett kötést képez.
Vezetési/penetrációs mód
Lehet, hogy egyesek nem ismerik el ezt a módok egyikeként.Úgy érzik, csak két típus létezik;vagy hőt vezet a fémbe, vagy elpárolog egy kis fémcsatornát, így a lézer lefelé engedi a fémet.
De a vezetési/penetrációs mód „közepes” energiát használ, és nagyobb penetrációt eredményez.De a lézer nem elég erős a fém elpárologtatásához, mint a kulcslyuk módban.
Behatolás vagy Kulcslyuk mód
Ezzel a móddal mély, keskeny varratokat hoz létre.Tehát egyesek penetrációs módnak nevezik.Az elkészített varratok általában mélyebbek, mint a szélesek és erősebbek, mint a vezetési módú varratok.
Az ilyen típusú LBW hegesztésnél egy nagy teljesítményű lézer elpárologtatja az alapfémet, és egy keskeny alagutat hoz létre, amelyet „kulcslyuknak” neveznek, és lenyúlik a kötésbe.Ez a „lyuk” egy vezetéket biztosít a lézer számára, hogy mélyen behatoljon a fémbe.
Alkalmas fémek LBW-hez
A lézeres hegesztés számos fémmel működik, mint pl.
- Szénacél
- Alumínium
- Titán
- Gyengén ötvözött és rozsdamentes acél
- Nikkel
- Platina
- Molibdén
Ultrahangos hegesztés
Az ultrahangos hegesztés (USW) a hőre lágyuló műanyagok összekapcsolása vagy reformálása nagyfrekvenciás mechanikai mozgásból származó hő felhasználásával.Ezt úgy érik el, hogy a nagyfrekvenciás elektromos energiát nagyfrekvenciás mechanikus mozgássá alakítják.Ez a mechanikai mozgás az alkalmazott erővel együtt súrlódási hőt hoz létre a műanyag alkatrészek illeszkedő felületein (az illesztési területen), így a műanyag megolvad, és molekuláris kötést hoz létre az alkatrészek között.
AZ ULTRAHANGOS HEGESZTÉS ALAPELVEI
1. Rögzítésben lévő alkatrészek: A két összeszerelendő hőre lágyuló alkatrészt egymásra helyezzük egy tartófészekben, amelyet rögzítőelemnek nevezünk.
2. Ultrahangos kürtkontaktus: A kürtnek nevezett titán vagy alumínium alkatrész érintkezik a felső műanyag résszel.
3. Alkalmazott erő: Ellenőrzött erő vagy nyomás fejt ki az alkatrészeket, és a rögzítőelemhez szorítja őket.
4. Hegesztési idő: Az ultrahangos kürt függőlegesen, másodpercenként 20 000 (20 kHz) vagy 40 000 (40 kHz) sebességgel rezeg, a hüvelyk ezredrészében (mikron) mért távolságban előre meghatározott ideig, amelyet hegesztési időnek neveznek.Az alkatrészek gondos tervezése révén ez a vibrációs mechanikai energia a két rész közötti korlátozott érintkezési pontokra irányul.A mechanikai rezgések a hőre lágyuló anyagokon keresztül jutnak el a csatlakozási felületre, hogy súrlódási hőt hozzon létre.Amikor a hőmérséklet a csatlakozási határfelületen eléri az olvadáspontot, a műanyag megolvad és megfolyik, és a vibráció leáll.Ez lehetővé teszi az olvadt műanyag lehűlését.
5. Tartási idő: A szorítóerőt előre meghatározott ideig fenntartjuk, hogy az alkatrészek összeolvadjanak, miközben az olvadt műanyag lehűl és megszilárdul.Ezt tartási időnek nevezik.(Megjegyzés: A kötési szilárdság és a hermetikusság növelése érhető el nagyobb erő kifejtésével a tartási idő alatt. Ez kettős nyomással érhető el).
6. A kürt visszahúzódik: Miután az olvadt műanyag megszilárdult, a szorítóerő megszűnik, és az ultrahangos kürt visszahúzódik.A két műanyag alkatrész most úgy van összeillesztve, mintha öntötték volna, és egy alkatrészként eltávolítják a szerelvényből.
Diffúziós hegesztés, DFW
Hővel és nyomással történő összekapcsolási folyamat, ahol az érintkező felületek atomok diffúziójával kapcsolódnak össze.
A folyamat
Két különböző koncentrációjú munkadarab [1] kerül két prés [2] közé.A prések minden egyes munkadarab-kombinációhoz egyediek, így a termékkialakítás változása esetén új tervezésre van szükség.
Ezután az anyagok olvadáspontjának körülbelül 50-70%-ának megfelelő hőt juttatják a rendszerbe, növelve a két anyag atomjainak mobilitását.
A prések ezután összepréselődnek, aminek hatására az atomok elkezdenek diffundálni az érintkezési területen lévő anyagok között [3].A diffúzió a különböző koncentrációjú munkadarabok miatt megy végbe, míg a hő és a nyomás csak megkönnyíti a folyamatot.Ezért a nyomást arra használják, hogy az anyagok a lehető legközelebb kerüljenek a felületekhez, hogy az atomok könnyebben diffundáljanak.Amikor az atomok kívánt aránya szétszóródik, a hő és a nyomás megszűnik, és a kötési folyamat befejeződik.
