Что такое сварка?
Под свариваемостью металла понимают приспособляемость металлического материала к процессу сварки, главным образом, трудность получения качественных сварных соединений при определенных условиях сварочного процесса.В широком смысле понятие «свариваемость» включает в себя также «доступность» и «надежность».Свариваемость зависит от характеристик материала и условий используемого процесса.Свариваемость металлических материалов не статична, а развивается, например, для материалов, которые изначально считались плохо свариваемыми, с развитием науки и техники появились новые способы сварки, которые стали легче сваривать, т. е. свариваемость стало лучше.Поэтому мы не можем оставить условия процесса, чтобы говорить о свариваемости.
Свариваемость включает в себя два аспекта: первый — это работоспособность соединения, то есть чувствительность к образованию дефектов сварки при определенных условиях сварочного процесса;второй — практические характеристики, то есть приспособляемость сварного соединения к требованиям использования в определенных условиях сварочного процесса.
Методы сварки
1.Лазерная сварка（LBW）
2.ультразвуковая сварка (УСВ)
3.диффузионная сварка(DFW)
4. и т. д.
1. Сварка — это процесс соединения материалов, обычно металлов, путем нагрева поверхностей до точки плавления, а затем их охлаждения и затвердевания, часто с добавлением присадочного материала.Свариваемость материала означает его способность к сварке при определенных условиях процесса и зависит как от характеристик материала, так и от используемого процесса сварки.
2. Свариваемость можно разделить на два аспекта: совместная работа и практическая работа.Рабочие характеристики соединения относятся к чувствительности к образованию дефектов сварки при определенных условиях сварочного процесса, тогда как практические характеристики относятся к способности сварного соединения адаптироваться к требованиям использования в определенных условиях сварочного процесса.
3.Существуют различные методы сварки, в том числе лазерная сварка (LBW), ультразвуковая сварка (USW) и диффузионная сварка (DFW) и другие.Выбор метода сварки зависит от соединяемых материалов, толщины материалов, необходимой прочности соединения и других факторов.
Что такое лазерная сварка?
Лазерная сварка, также известная как лазерная сварка («LBW»), представляет собой производственный метод, при котором два или более куска материала (обычно металла) соединяются вместе с помощью лазерного луча.
Это бесконтактный процесс, требующий доступа к зоне сварки с одной стороны свариваемых деталей.
Тепло, создаваемое лазером, плавит материал с обеих сторон соединения, а по мере смешивания и повторного затвердевания расплавленный материал сплавляет детали.
Сварной шов образуется, когда интенсивный лазерный свет быстро нагревает материал – обычно это занимает миллисекунды.
Лазерный луч представляет собой когерентный (однофазный) свет одной длины волны (монохроматический).Лазерный луч имеет низкую расходимость луча и высокое содержание энергии, что приводит к выделению тепла при ударе о поверхность.
Как и во всех видах сварки, при использовании LBW важны детали.Вы можете использовать разные лазеры и различные процессы LBW, но бывают случаи, когда лазерная сварка — не лучший выбор.
Лазерная сварка
Существует 3 вида лазерной сварки:
1. Режим проводимости
2. Режим проводимости/проникновения
3. Режим проникновения или замочной скважины
Эти виды лазерной сварки группируются по количеству энергии, подаваемой на металл.Думайте об этом как о низких, средних и высоких уровнях энергии лазера.
Режим проводимости
Режим проводимости передает металлу низкую энергию лазера, что приводит к малому проплавлению при неглубоком сварном шве.
Он хорош для соединений, не требующих высокой прочности, поскольку в результате получается своего рода непрерывная точечная сварка.Проводящие сварные швы гладкие и эстетичные, обычно их ширина превышает глубину.
Существует два типа режима проводимости LBW:
1.Прямой нагрев:Поверхность детали нагревается непосредственно лазером.Затем тепло передается металлу, и части основного металла плавятся, расплавляя соединение при повторном затвердевании металла.
2. Передача энергии: на поверхность стыка сначала наносится специальная впитывающая краска.Эти чернила поглощают энергию лазера и выделяют тепло.Нижележащий металл затем проводит тепло в тонкий слой, который плавится и снова затвердевает, образуя сварное соединение.
Режим проводимости/проникновения
Некоторые могут не признать это одним из режимов.Они считают, что есть только два типа;вы либо проводите тепло в металл, либо испаряете небольшой металлический канал, позволяя лазеру проникнуть в металл.
Но режим проводимости/проникновения использует «среднюю» энергию и приводит к большему проникновению.Но лазер недостаточно силен, чтобы испарять металл, как в режиме замочной скважины.
Проникновение или режим замочной скважины
В этом режиме создаются глубокие и узкие сварные швы.Итак, некоторые называют это режимом проникновения.Сварные швы обычно глубже, чем ширина, и прочнее, чем сварные швы, выполненные в режиме проводимости.
При этом типе сварки LBW мощный лазер испаряет основной металл, создавая узкий туннель, известный как «замочная скважина», который доходит до стыка.Это «отверстие» обеспечивает канал для проникновения лазера глубоко в металл.
Подходящие металлы для LBW
Лазерная сварка работает со многими металлами, такими как:
- Углеродистая сталь
- Алюминий
- Титан
- Низколегированная и нержавеющая сталь
- Никель
- Платина
- Молибден
Ультразвуковая сварка
Ультразвуковая сварка (USW) — это соединение или реформирование термопластов за счет использования тепла, выделяемого в результате высокочастотного механического движения.Это достигается путем преобразования высокочастотной электрической энергии в высокочастотное механическое движение.Это механическое движение вместе с приложенной силой создает тепло трения на сопрягаемых поверхностях пластиковых компонентов (область соединения), в результате чего пластиковый материал плавится и образует молекулярную связь между деталями.
ОСНОВНОЙ ПРИНЦИП УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СВАРКИ
1. Детали в приспособлении: две термопластические детали, которые необходимо собрать, помещаются вместе, одна поверх другой, в опорное гнездо, называемое приспособлением.
2. Контакт с ультразвуковым звуковым сигналом: титановый или алюминиевый компонент, называемый звуковым сигналом, контактирует с верхней пластиковой частью.
3.Приложение силы: к деталям прикладывается контролируемая сила или давление, прижимая их друг к другу к приспособлению.
4. Время сварки: ультразвуковой звуковой сигнал вибрирует вертикально с частотой 20 000 (20 кГц) или 40 000 (40 кГц) раз в секунду на расстояниях, измеряемых тысячными долями дюйма (микрона), в течение заранее определенного периода времени, называемого временем сварки.Благодаря тщательному проектированию деталей эта вибрационная механическая энергия направляется в ограниченные точки соприкосновения между двумя деталями.Механические вибрации передаются через термопластические материалы к месту соединения, создавая тепло трения.Когда температура на стыке соединения достигает точки плавления, пластик плавится и течет, а вибрация прекращается.Это позволит расплавленному пластику начать остывать.
5. Время выдержки: сила зажима сохраняется в течение заданного периода времени, чтобы позволить деталям сплавиться по мере того, как расплавленный пластик охлаждается и затвердевает.Это известно как время удержания.(Примечание: повышения прочности и герметичности соединения можно добиться, применяя более высокую силу во время выдержки. Это достигается с помощью двойного давления).
6. Рожок втягивается: после затвердевания расплавленного пластика прижимное усилие снимается и ультразвуковой рупор убирается.Две пластиковые детали теперь соединены, как если бы они были отлиты вместе, и снимаются с приспособления как одна деталь.
Диффузионная сварка, DFW
Процесс соединения под действием тепла и давления, при котором контактные поверхности соединяются путем диффузии атомов.
Процесс
Две заготовки [1] разной концентрации помещаются между двумя прессами [2].Прессы уникальны для каждой комбинации заготовок, поэтому при изменении конструкции изделия требуется новая конструкция.
Затем в систему подается тепло, эквивалентное примерно 50-70% температуры плавления материалов, увеличивая подвижность атомов двух материалов.
Затем прессы сжимаются, в результате чего атомы начинают диффундировать между материалами в зоне контакта [3].Диффузия происходит за счет того, что заготовки имеют разную концентрацию, а тепло и давление только облегчают процесс.Поэтому давление используется для того, чтобы материалы соприкасались с поверхностями как можно ближе, чтобы атомам было легче диффундировать.Когда желаемая пропорция атомов диффундирует, тепло и давление снимаются, и процесс связывания завершается.
