Новости

Получены качественные нахлесточные соединения фольги толщиной 25 мкм волоконным лазером, в том числе при наличии зазора.

Дата публикации: 23/02/2009
Категория: Новости лазерных технологий
Версия для печати

С помощью лазерного сканирования волоконным и Nd:YAG-лазером исследованы особенности микросварки фольги из нержавеющей стали. Показана возможность получения качественных нахлесточных соединений фольги толщиной 25 мкм, в том числе при наличии зазора.
Поскольку в последние годы размер изделий, изготовляемых для электротехнической и электронной промышленности, стал значительно меньше, появилась необходимость в соединении тонких металлических листов.
При этом особое значение приобретает гибкость (в плане доступности) процесса сварки составляющих малых размеров. Фраунхоферовский институт лазерных технологий разработал сварочную технологию «Shadow», с помощью которой, используя импульсный Nd:YAG -лазер, возможно получить при высокой скорости сварки соединение с минимальной деформацией. При этой технологии непрерывный сварной шов выполняют с помощью импульсного Nd:YAG -лазера в режиме одиночного импульса.
Время обработки определяется продолжительностью лазерного импульса, а длина обработки — продолжительностью импульса и скоростью перемещения лазерного пучка. Импульсный лазер используется при точечной сварке (не движущийся луч) или шаговой точечной сварке (движущийся луч).
Высокоскоростная видеосъемка показала, что каждый одиночный лазерный импульс расплавлял материал, который быстро затвердевал со стороны лазерного импульса при шаговой точечной сварке.
При этом периоды нагрева и охлаждения повторялись в зависимости от диаметра лазерного пучка, длины шва и степени перекрытия.
Таким образом, при шаговой точечной сварке появляется риск деформации вследствие большого количества подводимой энергии на изделие, поскольку при продолжительной обработке необходимая степень перекрытия составляет 60...90 %. В процессе выполнения сварного шва одновременной сваркой происходит только один цикл фаз нагрева и охлаждения. При использовании сварочной технологии «Shadow» и сварочной технологии непрерывного излучения также присутствует только один цикл фаз нагрева и охлаждения, и хотя сварной шов не расплавляется по всей длине, применение указанных технологий гарантирует незначительный подвод энергии к изделию. Кроме того, по сравнению с шаговой точечной сваркой, сварные соединения имеют гладкую поверхность. В отличие от сварки с прерывистым излучением можно получить более высокую интенсивность энергии, что особенно важно при сварке высоко-отражающих материалов.
Профессор Мийамото и другие ученые из университета г. Осака сообщили о возможности выполнения высокоскоростной и высококачественной сварки с использованием одномодового волоконного лазера непрерывного излучения.
Однако при соединении тонкой фольги легко возникают деформации в результате подвода даже незначительного тепла. Чтобы избежать больших деформаций, необходимо осуществлять сварку при небольшом количестве подводимого тепла. Применение остросфокусированного пучка от одномодового лазера и тонкодискового лазера увеличивают интенсивность процесса сварки, что уменьшает энергию, подводимую к изделию при высокой скорости сканирования пучка.
Предполагается, что сочетание малого фокального пятна и высокоскоростного лазерного сканирования дает определенные преимущества при сварке тонких металлических пластин. К тому же, при использовании технологии «Shadow» длина сварного шва может быть уменьшена при снижении длительности импульса с помощью волоконного лазера непрерывного излучения и тонкодискового лазера.
Особенности микросварки фольги из нержавеющей стали исследованы при высокоскоростном лазерном сканировании, при котором сварка выполняется высокоскоростной сканирующей системой с одномодовым волоконным лазером непрерывного излучения и импульсным Nd:YAG -лазером.
Результаты исследований показали, что узкая зона сварки получается при использовании лазерного пучка с фокусом большого (160 мкм) диаметра без импульсного регулирования, в то время как фокус малого (22 мкм) диаметра обеспечивает хороший контроль состояния сварки.
Фокус малого диаметра способствует получению сварного шва с хорошим формированием с самого начала излучения даже без импульсного его регулирования.
Глубина проплавления зависит от плотности энергии при фокусе малого (22 мкм) диаметра пластин Е < 1 Дж/мм2. Сварка внахлестку пластин нержавеющей стали толщиной 25 мкм может быть успешно осуществлена (независимо от наличия небольшого зазора между пластинами) высокоскоростным. сканированием лазерным пучком с фокусом малого (22 мкм) диаметра.
Качество сварного шва можно контролировать с помощью сочетания высокоскоростного сканирования фокусом малого диаметра и контроля формы лазерного импульса даже при толщине фольги 25 мкм.

Источник: «Автоматическая сварка», 2008, № 11, с.181-186, www.nas.gov.ua/pwj

Статьи по теме:

страницы: 1