Εφαρμογή τεχνολογίας συγκόλλησης με λέιζερ σε συγκόλληση ανόμοιων μετάλλων

Πολλές βιομηχανίες απαιτούν τη συνένωση ανόμοιων μεταλλικών υλικών για δομικούς, λόγους εφαρμογής ή οικονομικούς λόγους. Ο συνδυασμός διαφορετικών μετάλλων μπορεί να εκμεταλλευτεί καλύτερα τις καλύτερες ιδιότητες κάθε μετάλλου. Επομένως, πριν ξεκινήσει οποιαδήποτε εργασία συγκόλλησης, ο συγκολλητής πρέπει να καθορίσει τις ιδιότητες κάθε υλικού, συμπεριλαμβανομένου του σημείου τήξης του μετάλλου, της θερμικής διαστολής κ.λπ., και στη συνέχεια να επιλέξει τη διαδικασία συγκόλλησης που του ταιριάζει με βάση τα χαρακτηριστικά του υλικού.

Η συγκόλληση ανόμοιων μετάλλων αναφέρεται στη διαδικασία συγκόλλησης δύο ή περισσότερων διαφορετικών υλικών (με διαφορετικές χημικές συνθέσεις, μεταλλογραφικές δομές ή ιδιότητες) υπό ορισμένες συνθήκες διεργασίας. Μεταξύ των συγκολλήσεων ανόμοιων μετάλλων, η πιο συνηθισμένη είναι η συγκόλληση ανόμοιου χάλυβα, ακολουθούμενη από τη συγκόλληση ανόμοιων μη σιδηρούχων μετάλλων. Όταν συγκολλούνται ανόμοια μέταλλα, θα παραχθεί ένα στρώμα μετάβασης με διαφορετικές ιδιότητες από το βασικό μέταλλο. Δεδομένου ότι τα ανόμοια μέταλλα έχουν σημαντικές διαφορές στις στοιχειακές ιδιότητες, τις φυσικές ιδιότητες, τις χημικές ιδιότητες κ.λπ., η τεχνολογία συγκόλλησης ανόμοιων υλικών είναι πολύ πιο περίπλοκη από τη συγκόλληση του ίδιου υλικού.

Οι μηχανές συγκόλλησης με λέιζερ μπορούν να ξεπεράσουν αυτά τα εμπόδια και να επιτύχουν πραγματικά τέλεια συγκόλληση ανόμοιων μετάλλων.

1. Συγκόλληση με λέιζερ χαλκού και χάλυβα

Η συγκόλληση χαλκού-χάλυβα είναι μια τυπική συγκόλληση ανόμοιων υλικών. Υπάρχουν μεγάλες διαφορές στα σημεία τήξης, στους συντελεστές θερμικής αγωγιμότητας, στους γραμμικούς συντελεστές διαστολής και στις μηχανικές ιδιότητες του χαλκού και του χάλυβα, οι οποίες δεν ευνοούν την άμεση συγκόλληση χαλκού και χάλυβα. Με βάση τα πλεονεκτήματα της συγκόλλησης με λέιζερ, όπως η υψηλή θερμική πυκνότητα, το λιγότερο λιωμένο μέταλλο, η στενή ζώνη που επηρεάζεται από τη θερμότητα, η υψηλή ποιότητα αρμών και η υψηλή απόδοση παραγωγής, η συγκόλληση με λέιζερ χαλκού και χάλυβα έχει γίνει η τρέχουσα τάση ανάπτυξης. Ωστόσο, στις περισσότερες βιομηχανικές εφαρμογές, ο ρυθμός απορρόφησης λέιζερ του χαλκού είναι σχετικά χαμηλός και ο χαλκός είναι επιρρεπής σε ελαττώματα όπως οξείδωση, πόροι και ρωγμές κατά τη διαδικασία συγκόλλησης. Η διαδικασία συγκόλλησης με λέιζερ ανόμοιων μετάλλων χαλκού και χάλυβα που βασίζεται σε λέιζερ πολλαπλών λειτουργιών χρειάζεται περαιτέρω ανάπτυξη.

2. Συγκόλληση με λέιζερ αλουμινίου και χάλυβα

Τα σημεία τήξης του αλουμινίου και του χάλυβα είναι πολύ διαφορετικά και είναι εύκολο να σχηματιστούν μεταλλικές ενώσεις ανόμοιων υλικών. Επιπλέον, τα κράματα αλουμινίου και χάλυβα έχουν τα χαρακτηριστικά υψηλής ανακλαστικότητας και υψηλής θερμικής αγωγιμότητας, επομένως είναι δύσκολο να σχηματιστούν κλειδαρότρυπες κατά τη συγκόλληση και απαιτείται υψηλή ενεργειακή πυκνότητα κατά τη συγκόλληση. Πειράματα έχουν βρει ότι ελέγχοντας την ενέργεια λέιζερ και το χρόνο δράσης του υλικού, το πάχος του στρώματος αντίδρασης διεπαφής μπορεί να μειωθεί και ο σχηματισμός της ενδιάμεσης φάσης μπορεί να ελεγχθεί αποτελεσματικά.

3. Συγκόλληση με λέιζερ αλουμινίου μαγνησίου και κραμάτων αλουμινίου μαγνησίου

Το αλουμίνιο και τα κράματά του έχουν τα πλεονεκτήματα της καλής αντοχής στη διάβρωση, της υψηλής ειδικής αντοχής και της καλής ηλεκτρικής και θερμικής αγωγιμότητας. Το μαγνήσιο είναι ένα μη σιδηρούχο μέταλλο που είναι ελαφρύτερο από το αλουμίνιο, έχει υψηλότερη ειδική αντοχή και ειδική ακαμψία και έχει καλή αντοχή στην κρούση. Το κύριο πρόβλημα της συγκόλλησης μαγνησίου-αλουμινίου είναι ότι το ίδιο το βασικό μέταλλο οξειδώνεται εύκολα, έχει μεγάλη θερμική αγωγιμότητα και δημιουργεί εύκολα ελαττώματα συγκόλλησης όπως ρωγμές και πόρους. Επίσης, παράγει εύκολα διαμεταλλικές ενώσεις, οι οποίες μειώνουν σημαντικά τις μηχανικές ιδιότητες των αρμών συγκόλλησης.

Τα παραπάνω είναι η εφαρμογή συγκόλλησης της μηχανής συγκόλλησης με λέιζερ σε ανόμοια μεταλλικά υλικά. Η συγκόλληση με λέιζερ ανόμοιων μεταλλικών υλικών έχει επεκταθεί από ανόμοιο χάλυβα σε μη σιδηρούχα μέταλλα και τα κράματά τους, ειδικά κράματα μαγνησίου-αλουμινίου και κράματα τιτανίου-αλουμινίου. Η συγκόλληση με λέιζερ έχει σημειώσει πρόοδο και έχουν επιτευχθεί συγκολλημένοι σύνδεσμοι με συγκεκριμένο βάθος διείσδυσης και αντοχή.