Co to jest spawanie?
Zdolność spawania metalu odnosi się do zdolności przystosowania się materiału metalowego do procesu spawania, odnosi się głównie do trudności w uzyskaniu wysokiej jakości połączeń spawanych w określonych warunkach procesu spawania.Mówiąc ogólnie, pojęcie „zdolność spawania” obejmuje również „dostępność” i „niezawodność”.Zdolność spawania zależy od właściwości materiału i zastosowanych warunków procesu.Zdolność spawania materiałów metalowych nie jest statyczna, ale rozwija się na przykład w przypadku materiałów, które pierwotnie uważano za słabe w spawalności, wraz z rozwojem nauki i technologii nowe metody spawania stały się łatwiejsze do spawania, to znaczy spawalność stało się lepsze.Dlatego nie możemy pozostawić warunków procesu, aby mówić o zdolności spawania.
Zdolność spawania obejmuje dwa aspekty: jeden to wydajność złącza, to znaczy wrażliwość na powstawanie defektów spawalniczych w określonych warunkach procesu spawania;drugim jest praktyczna wydajność, czyli możliwość dostosowania złącza spawanego do wymagań użytkowania w określonych warunkach procesu spawania.
Metody spawania
1.Spawanie laserowe（LBW）
2.zgrzewanie ultradźwiękowe (USW)
3. spawanie dyfuzyjne (DFW)
4.etc
1. Spawanie to proces łączenia materiałów, zwykle metali, poprzez podgrzewanie powierzchni do punktu stopienia, a następnie pozostawienie ich do ostygnięcia i zestalenia, często z dodatkiem materiału dodatkowego.Spawalność materiału odnosi się do jego zdolności do spawania w określonych warunkach procesowych i zależy zarówno od właściwości materiału, jak i zastosowanego procesu spawania.
2. Spawalność można podzielić na dwa aspekty: wspólną wydajność i praktyczną wydajność.Wydajność złącza odnosi się do wrażliwości powstawania wad spawalniczych w określonych warunkach procesu spawania, podczas gdy wydajność praktyczna odnosi się do możliwości dostosowania złącza spawanego do wymagań użytkowania w określonych warunkach procesu spawania.
3. Istnieją różne metody spawania, w tym między innymi spawanie laserowe (LBW), zgrzewanie ultradźwiękowe (USW) i zgrzewanie dyfuzyjne (DFW).Wybór metody spawania zależy od łączonych materiałów, grubości materiałów, wymaganej wytrzymałości złącza i innych czynników.
Co to jest spawanie laserowe?
Spawanie laserowe, znane również jako spawanie wiązką laserową („LBW”), to technika produkcyjna polegająca na łączeniu ze sobą dwóch lub więcej kawałków materiału (zwykle metalu) za pomocą wiązki laserowej.
Jest to proces bezkontaktowy wymagający dostępu do strefy spawania z jednej strony spawanych części.
Ciepło wytwarzane przez laser topi materiał po obu stronach złącza, a gdy stopiony materiał miesza się i ponownie krzepnie, topi części.
Spoina powstaje, gdy intensywne światło lasera szybko nagrzewa materiał – zwykle oblicza się to w milisekundach.
Wiązka laserowa jest spójnym (jednofazowym) światłem o jednej długości fali (monochromatycznym).Wiązka laserowa ma niską rozbieżność i wysoką zawartość energii, która wytwarza ciepło, gdy uderza w powierzchnię
Podobnie jak w przypadku wszystkich form spawania, w przypadku LBW liczą się szczegóły.Możesz używać różnych laserów i różnych procesów LBW, a czasami spawanie laserowe nie jest najlepszym wyborem.
Spawanie laserowe
Istnieją 3 rodzaje spawania laserowego:
1. Tryb przewodzenia
2. Tryb przewodzenia/penetracji
3. Tryb penetracji lub dziurki od klucza
Te rodzaje spawania laserowego są pogrupowane według ilości energii dostarczanej do metalu.Pomyśl o nich jako o niskim, średnim i wysokim poziomie energii energii lasera.
Tryb przewodzenia
Tryb przewodzenia dostarcza do metalu niską energię lasera, co skutkuje niską penetracją przy płytkiej spoinie.
Nadaje się do połączeń, które nie wymagają dużej wytrzymałości, ponieważ daje w efekcie rodzaj ciągłego zgrzewu punktowego.Spoiny przewodzące są gładkie i estetyczne i zazwyczaj są szersze niż głębokie.
Istnieją dwa rodzaje trybu przewodzenia LBW:
1. Ogrzewanie bezpośrednie:Powierzchnia części jest podgrzewana bezpośrednio przez laser.Ciepło jest następnie doprowadzane do metalu, a części metalu nieszlachetnego topią się, stapiając złącze, gdy metal ponownie się zestala.
2. Transmisja energii: Specjalny absorbujący atrament jest najpierw umieszczany na styku złącza.Tusz ten pobiera energię lasera i wytwarza ciepło.Znajdujący się pod spodem metal następnie przewodzi ciepło w cienką warstwę, która topi się i ponownie krzepnie, tworząc złącze spawane.
Tryb przewodzenia/penetracji
Niektórzy mogą nie uznać tego za jeden z trybów.Uważają, że istnieją tylko dwa typy;albo przewodzisz ciepło do metalu, albo odparowujesz mały metalowy kanał, pozwalając laserowi wniknąć w metal.
Jednak tryb przewodzenia/penetracji wykorzystuje „średnią” energię i skutkuje większą penetracją.Ale laser nie jest wystarczająco silny, aby odparować metal, jak w trybie dziurki od klucza.
Tryb penetracji lub dziurki od klucza
Ten tryb tworzy głębokie, wąskie spoiny.Niektórzy nazywają to trybem penetracji.Wykonane spoiny są zwykle głębsze niż spoiny szerokie i mocniejsze niż spoiny przewodzące.
W przypadku tego typu spawania LBW laser o dużej mocy odparowuje metal nieszlachetny, tworząc wąski tunel zwany „dziurką od klucza”, który rozciąga się w dół do złącza.Ta „dziura” zapewnia kanał, przez który laser może wniknąć głęboko w metal.
Odpowiednie metale dla LBW
Spawanie laserowe działa z wieloma metalami, takimi jak:
- Stal węglowa
- Aluminium
- Tytan
- Stal niskostopowa i nierdzewna
- Nikiel
- Platyna
- molibden
Spawanie ultradźwiękowe
Zgrzewanie ultradźwiękowe (USW) to łączenie lub formowanie tworzyw termoplastycznych za pomocą ciepła wytwarzanego w wyniku ruchu mechanicznego o wysokiej częstotliwości.Osiąga się to poprzez przekształcenie energii elektrycznej o wysokiej częstotliwości w ruch mechaniczny o wysokiej częstotliwości.Ten ruch mechaniczny wraz z przyłożoną siłą wytwarza ciepło tarcia na współpracujących powierzchniach elementów z tworzywa sztucznego (obszar złącza), dzięki czemu materiał z tworzywa sztucznego topi się i tworzy wiązanie molekularne między częściami.
PODSTAWOWE ZASADA ZGRZEWANIA ULTRADŹWIĘKOWEGO
1. Części w uchwycie: Dwie części termoplastyczne, które mają być zmontowane, są umieszczone razem, jedna na drugiej, w gnieździe podtrzymującym zwanym mocowaniem.
2. Ultradźwiękowy kontakt z tubą: Tytanowy lub aluminiowy element zwany tubą styka się z górną częścią z tworzywa sztucznego.
3. Przyłożona siła: Kontrolowana siła lub nacisk jest przykładany do części, dociskając je razem do uchwytu.
4. Czas spawania: tuba ultradźwiękowa wibruje pionowo 20 000 (20 kHz) lub 40 000 (40 kHz) razy na sekundę, w odległościach mierzonych w tysięcznych częściach cala (mikrona), przez określony czas zwany czasem spawania.Dzięki starannemu zaprojektowaniu części ta wibracyjna energia mechaniczna jest kierowana do ograniczonych punktów styku między dwiema częściami.Wibracje mechaniczne są przenoszone przez materiały termoplastyczne na interfejs złącza, aby wytworzyć ciepło tarcia.Gdy temperatura na styku złącza osiągnie temperaturę topnienia, tworzywo sztuczne topi się i płynie, a wibracje ustają.Pozwala to na rozpoczęcie chłodzenia stopionego plastiku.
5. Czas trzymania: Siła docisku jest utrzymywana przez określony czas, aby umożliwić stopienie się części, gdy stopiony plastik stygnie i krzepnie.Jest to znane jako czas wstrzymania.(Uwaga: Poprawioną wytrzymałość i hermetyczność połączenia można osiągnąć stosując większą siłę w czasie utrzymywania. Osiąga się to przy zastosowaniu podwójnego nacisku).
6. Róg chowa się: Po zestaleniu się stopionego tworzywa sztucznego siła zacisku zostaje usunięta, a róg ultradźwiękowy zostaje wycofany.Dwie części z tworzywa sztucznego są teraz połączone tak, jakby były uformowane razem i są usuwane z uchwytu jako jedna część.
Spawanie dyfuzyjne, DFW
Proces łączenia za pomocą ciepła i ciśnienia, w którym powierzchnie styku są łączone przez dyfuzję atomów.
Proces
Dwa detale [1] o różnych stężeniach są umieszczane pomiędzy dwiema prasami [2].Prasy są unikalne dla każdej kombinacji detali, co powoduje, że w przypadku zmiany projektu produktu wymagany jest nowy projekt.
Ciepło równoważne około 50-70% temperatury topnienia materiałów jest następnie dostarczane do układu, zwiększając ruchliwość atomów obu materiałów.
Następnie prasy są dociskane do siebie, powodując dyfuzję atomów między materiałami w obszarze styku [3].Dyfuzja odbywa się dzięki różnym koncentracjom przedmiotów obrabianych, podczas gdy ciepło i ciśnienie tylko ułatwiają ten proces.Dlatego ciśnienie jest wykorzystywane, aby materiały stykające się z powierzchniami były jak najbliżej, aby atomy mogły łatwiej dyfundować.Kiedy pożądana proporcja atomów jest rozproszona, ciepło i ciśnienie są usuwane, a proces wiązania jest zakończony.
