Mitä on hitsaus?
Metallin hitsauskyky viittaa metallimateriaalin sopeutumiseen hitsausprosessiin, viittaa pääasiassa laadukkaiden hitsausliitosten saamisen vaikeuteen tietyissä hitsausprosessiolosuhteissa.Yleisesti ottaen käsite "hitsauskyky" sisältää myös "saatavuuden" ja "luotettavuuden".Hitsauskyky riippuu materiaalin ominaisuuksista ja käytetyistä prosessiolosuhteista.Metallimateriaalien hitsauskyky ei ole staattinen, vaan kehittyy esimerkiksi alunperin hitsauskyvyltään huonoksi pidetyille materiaaleille, tieteen ja tekniikan kehittyessä uudet hitsausmenetelmät ovat tulleet helpommin hitsattavaksi, eli hitsauskyky on tullut paremmaksi.Siksi emme voi jättää prosessiolosuhteita puhumatta hitsauskyvystä.
Hitsauskyky sisältää kaksi näkökohtaa: toinen on liitoksen suorituskyky, eli herkkyys hitsausvirheiden muodostumiselle tietyissä hitsausprosessin olosuhteissa;toinen on käytännön suorituskyky, eli hitsausliitoksen sopeutuvuus käyttövaatimuksiin tietyissä hitsausprosessin olosuhteissa.
Hitsausmenetelmät
1. Laserhitsaus（LBW）
2. Ultraäänihitsaus (USW)
3. diffuusiohitsaus (DFW)
4. jne
1. Hitsaus on prosessi, jossa yhdistetään materiaaleja, yleensä metalleja, lämmittämällä pinnat sulamispisteeseen ja antamalla niiden sitten jäähtyä ja jähmettyä, usein lisäämällä täyteainetta.Materiaalin hitsattavuus viittaa sen kykyyn hitsata tietyissä prosessiolosuhteissa ja riippuu sekä materiaalin ominaisuuksista että käytetystä hitsausprosessista.
2. Hitsattavuus voidaan jakaa kahteen osaan: liitoksen suorituskyky ja käytännön suorituskyky.Sauman suorituskyvyllä tarkoitetaan hitsausvirheiden muodostumisen herkkyyttä tietyissä hitsausprosessin olosuhteissa, kun taas käytännön suorituskyvyllä tarkoitetaan hitsausliitoksen mukautuvuutta käyttövaatimuksiin tietyissä hitsausprosessin olosuhteissa.
3. On olemassa erilaisia hitsausmenetelmiä, mukaan lukien laserhitsaus (LBW), ultraäänihitsaus (USW) ja diffuusiohitsaus (DFW).Hitsausmenetelmän valinta riippuu liitettävistä materiaaleista, materiaalien paksuudesta, vaaditusta liitoslujuudesta ja muista tekijöistä.
Mitä on laserhitsaus?
Laserhitsaus, joka tunnetaan myös nimellä lasersädehitsaus ("LBW"), on valmistustekniikka, jossa kaksi tai useampia materiaalikappaleita (yleensä metallia) liitetään yhteen lasersäteen avulla.
Se on kosketukseton prosessi, joka vaatii pääsyn hitsausalueelle hitsattavien osien toiselta puolelta.
Laserin synnyttämä lämpö sulattaa materiaalin liitoksen molemmilta puolilta, ja sulan materiaalin sekoittuessa ja kiinteytyessä se sulattaa osat.
Hitsaus muodostuu, kun voimakas laservalo lämmittää materiaalin nopeasti – tyypillisesti millisekunteina laskettuna.
Lasersäde on koherentti (yksivaiheinen) valo, jolla on yksi aallonpituus (monokromaattinen).Lasersäteellä on alhainen säteen hajoaminen ja korkea energiapitoisuus, joka synnyttää lämpöä osuessaan pintaan
Kuten kaikki hitsausmuodot, LBW:tä käytettäessä yksityiskohdat ovat tärkeitä.Voit käyttää erilaisia lasereita ja erilaisia LBW-prosesseja, ja joskus laserhitsaus ei ole paras valinta.
Laserhitsaus
Laserhitsausta on 3 tyyppiä:
1.Johtotila
2. Johto/läpäisytila
3. Läpäisy- tai avaimenreikätila
Tämäntyyppiset laserhitsaukset on ryhmitelty metalliin toimitetun energian määrän mukaan.Ajattele näitä laserenergian matala-, keski- ja korkeaenergiatasoina.
Johtotila
Johtotapa tuottaa alhaisen laserenergian metalliin, mikä johtaa alhaiseen tunkeutumiseen matalalla hitsillä.
Se on hyvä liitoksille, jotka eivät vaadi suurta lujuutta, koska tuloksena on eräänlainen jatkuva pistehitsaus.Johtavat hitsit ovat sileitä ja esteettisesti miellyttäviä, ja ne ovat tyypillisesti leveämpiä kuin syviä.
LBW-johtavuustilaa on kahdenlaisia:
1. Suora lämmitys:Osan pinta lämmitetään suoraan laserilla.Sitten lämpö johdetaan metalliin, ja osa perusmetallista sulaa sulattaen liitoksen, kun metalli jähmettyy uudelleen.
2. Energiansiirto: Erityinen imukykyinen muste asetetaan ensin liitoksen rajapintaan.Tämä muste ottaa laserin energiaa ja tuottaa lämpöä.Alla oleva metalli johtaa sitten lämmön ohueksi kerrokseksi, joka sulaa ja jähmettyy uudelleen muodostaen hitsausliitoksen.
Johto/läpäisytila
Jotkut eivät ehkä tunnusta tätä yhdeksi tiloista.Heidän mielestään on olemassa vain kahta tyyppiä;joko johdat lämpöä metalliin tai höyrystät pienen metallikanavan päästäen laserin alas metalliin.
Mutta johtavuus/läpäisytila käyttää "keskikokoista" energiaa ja johtaa enemmän tunkeutumiseen.Mutta laser ei ole tarpeeksi vahva höyrystämään metallia kuten avaimenreikätilassa.
Läpäisy- tai avaimenreikätila
Tämä tila luo syviä, kapeita hitsejä.Joten jotkut kutsuvat sitä tunkeutumistilaksi.Valmistetut hitsit ovat normaalisti syvempiä kuin leveitä ja vahvempia kuin johtavuusmuotoiset hitsit.
Tämän tyyppisessä LBW-hitsauksessa suuritehoinen laser höyrystää epäjaloa metallia ja muodostaa kapean tunnelin, joka tunnetaan nimellä "avaimenreikä", joka ulottuu alas liitokseen.Tämä "reikä" tarjoaa kanavan laserille tunkeutua syvälle metalliin.
Sopivat metallit LBW:lle
Laserhitsaus toimii useiden metallien kanssa, kuten:
- Hiiliteräs
- Alumiini
- Titaani
- Vähäseostettu ja ruostumaton teräs
- Nikkeli
- Platina
- Molybdeeni
Ultraäänihitsaus
Ultraäänihitsaus (USW) on kestomuovien liittämistä tai reformointia käyttämällä suurtaajuisesta mekaanisesta liikkeestä syntyvää lämpöä.Se saadaan aikaan muuntamalla suurtaajuinen sähköenergia suurtaajuiseksi mekaaniseksi liikkeeksi.Tämä mekaaninen liike yhdessä kohdistetun voiman kanssa luo kitkalämpöä muoviosien liitäntäpinnoille (liitosalueelle), joten muovimateriaali sulaa ja muodostaa molekyylisidoksen osien välille.
ULTRAÄÄNIHITSAUKSEN PERUSPERIAATE
1. Osat kiinnikkeessä: Kaksi koottavaa kestomuoviosaa asetetaan yhteen, päällekkäin, tukevaan pesään, jota kutsutaan kiinnikkeeksi.
2. Ultraäänitorvikosketin: titaani- tai alumiinikomponentti, jota kutsutaan torviksi, saatetaan kosketuksiin ylemmän muoviosan kanssa.
3. Käytetty voima: Osiin kohdistetaan hallittua voimaa tai painetta, mikä puristaa ne yhteen telinettä vasten.
4. Hitsausaika: Ultraäänitorvea tärytetään pystysuunnassa 20 000 (20 kHz) tai 40 000 (40 kHz) kertaa sekunnissa etäisyyksillä, jotka mitataan tuuman tuhannesosissa (mikroneissa), ennalta määrätyn ajan, jota kutsutaan hitsausajaksi.Huolellisen osien suunnittelun ansiosta tämä värähtelevä mekaaninen energia ohjataan rajoitettuihin kosketuspisteisiin näiden kahden osan välillä.Mekaaniset värähtelyt välittyvät kestomuovimateriaalien kautta liitosrajapintaan kitkalämmön luomiseksi.Kun lämpötila liitosrajapinnassa saavuttaa sulamispisteen, muovi sulaa ja virtaa, ja tärinä lakkaa.Tämä mahdollistaa sulaneen muovin jäähtymisen.
5. Pitoaika: Puristusvoimaa ylläpidetään ennalta määrätyn ajan, jotta osat voivat sulautua sulan muovin jäähtyessä ja jähmettyessä.Tätä kutsutaan pitoajaksi.(Huomautus: Parempi liitoksen lujuus ja hermeettisyys voidaan saavuttaa käyttämällä suurempaa voimaa pitoajan aikana. Tämä saadaan aikaan kaksoispaineella).
6. Torvi vetäytyy: Kun sulanut muovi on jähmettynyt, puristusvoima poistetaan ja ultraäänitorvi vedetään sisään.Kaksi muoviosaa on nyt yhdistetty ikään kuin valettu yhteen ja ne poistetaan kiinnikkeestä yhtenä osana.
Diffuusiohitsaus, DFW
Liitosprosessi lämmön ja paineen avulla, jossa kosketuspinnat liitetään atomien diffuusion avulla.
Prosessi
Kaksi työkappaletta [1] eri pitoisuuksilla asetetaan kahden puristimen [2] väliin.Puristimet ovat yksilöllisiä jokaiselle työkappaleyhdistelmälle, joten tuotesuunnittelun muuttuessa tarvitaan uusi muotoilu.
Lämpöä, joka vastaa noin 50-70 % materiaalien sulamispisteestä, syötetään sitten järjestelmään, mikä lisää näiden kahden materiaalin atomien liikkuvuutta.
Puristimet puristetaan sitten yhteen, jolloin atomit alkavat diffundoitua materiaalien välillä kosketusalueella [3].Diffuusio tapahtuu työkappaleiden eri pitoisuuksien vuoksi, kun taas lämpö ja paine vain helpottavat prosessia.Siksi painetta käytetään saamaan materiaalit kosketuksiin pintoja mahdollisimman lähelle, jotta atomit pääsevät helpommin diffundoitumaan.Kun haluttu osuus atomeista on hajallaan, lämpö ja paine poistetaan ja sidosprosessi on valmis.
