Застосування технології лазерного зварювання при зварюванні різнорідних металів

Багато галузей промисловості вимагають з’єднання різних металевих матеріалів із конструкційних, прикладних чи економічних причин. Поєднання різних металів може краще використати найкращі властивості кожного металу. Тому перед початком будь-якої зварювальної операції зварювальник повинен визначити властивості кожного матеріалу, включаючи температуру плавлення металу, теплове розширення тощо, а потім вибрати процес зварювання, який йому підходить, виходячи з характеристик матеріалу.

Зварювання різнорідних металів відноситься до процесу зварювання двох або більше різних матеріалів (з різним хімічним складом, металографічною структурою або властивостями) за певних умов процесу. Серед зварювання різнорідних металів найпоширенішим є зварювання різнорідних сталей, на другому місці — зварювання різнорідних кольорових металів. При зварюванні різнорідних металів утворюється перехідний шар з відмінними властивостями від основного металу. Оскільки різнорідні метали мають значні відмінності в елементарних, фізичних, хімічних властивостях і т. д., технологія зварювання різнорідних матеріалів значно складніша, ніж зварювання одного і того ж матеріалу.

Лазерні зварювальні апарати можуть подолати ці перешкоди та справді досягти ідеального зварювання різнорідних металів.

1. Лазерне зварювання міді та сталі

Зварювання мідь-сталь - типове зварювання різнорідних матеріалів. Існують великі відмінності в температурах плавлення, коефіцієнтах теплопровідності, коефіцієнтах лінійного розширення та механічних властивостях міді та сталі, які не сприяють прямому зварюванню міді та сталі. Завдяки таким перевагам лазерного зварювання, як висока щільність теплової енергії, менша кількість розплавленого металу, вузька зона термічного впливу, висока якість з’єднання та висока ефективність виробництва, лазерне зварювання міді та сталі стало актуальною тенденцією розвитку. Однак у більшості промислових застосувань швидкість лазерного поглинання міді відносно низька, і мідь схильна до таких дефектів, як окислення, пори та тріщини під час процесу зварювання. Процес лазерного зварювання різнорідних металів міді та сталі на основі багатомодових лазерів потребує подальшого розвитку.

2. Лазерне зварювання алюмінію та сталі

Температури плавлення алюмінію та сталі дуже різні, і з різних матеріалів легко утворювати металеві сполуки. Крім того, алюмінієві та сталеві сплави мають характеристики високої відбивної здатності та високої теплопровідності, тому під час зварювання важко формувати замкові щілини, а під час зварювання потрібна висока щільність енергії. Експерименти виявили, що шляхом контролю енергії лазера та часу дії матеріалу можна зменшити товщину міжфазного реакційного шару та ефективно контролювати утворення проміжної фази.

3. Лазерне зварювання магнієвого алюмінію та магнієвих алюмінієвих сплавів

Алюміній і його сплави мають такі переваги, як хороша стійкість до корозії, висока питома міцність і хороша електро- і теплопровідність. Магній — кольоровий метал, який легший за алюміній, має вищу питому міцність і питому жорсткість, має добру ударну стійкість. Основна проблема зварювання магній-алюміній полягає в тому, що сам основний метал легко окислюється, має велику теплопровідність і легко утворює дефекти зварювання, такі як тріщини та пори. Він також легко утворює інтерметалічні сполуки, що значно знижує механічні властивості паяних з'єднань.

Вище описано застосування лазерного зварювального апарату для зварювання різнорідних металевих матеріалів. Лазерне зварювання різнорідних металевих матеріалів розширилося від різнорідної сталі до кольорових металів та їх сплавів, особливо магнієво-алюмінієвих сплавів і титано-алюмінієвих сплавів. Лазерне зварювання досягло прогресу, були отримані зварні з'єднання з певною глибиною провару і міцністю.