Weldio Trawst Laser, gyda'i nodweddion cyflymder uchel, manwl gywirdeb uchel a di-gyswllt, fe'i cymhwysir yn helaeth mewn meysydd fel automobiles, awyrofod, a dyfeisiau electronig, yn enwedig gan ddangos manteision unigryw wrth gysylltu deunyddiau gwahanol. Fodd bynnag, y craciau solidoli (Cracio Solidoli) a gynhyrchir yn ystod y broses weldio yw un o'r diffygion allweddol sy'n cyfyngu ar ei gymhwysiad diwydiannol. Mae'r craciau hyn fel arfer yn digwydd ar ddiwedd solidoli yn y parth asio (Parth Asio), wedi'u sbarduno gan effeithiau cyfunol straen thermol, crebachu solidoli a'r ffilm hylif ar y ffiniau grawn, gan leihau priodweddau mecanyddol a bywyd blinder y cymal yn sylweddol.
1. Mecanwaith ffurfio
Mae craidd craciau solidoli yn gorwedd yn y ffilm hylif gweddilliol ar ffiniau'r grawn ar ddiwedd y solidoli. Yn ystod y broses solidoli, mae'r pwll tawdd wedi'i rannu'n dair parth: y parth hylif rhydd, y parth hylif cyfyngedig, a'r parth solet, fel y dangosir yn Ffigur 1. Yn y parth hylif cyfyngedig, mae llif yr hylif wedi'i rwystro ac ni all wneud iawn am y straen a gynhyrchir gan grebachu solidoli, gan arwain at wahanu ffiniau grawn. Mae cymhareb ynni ffiniau grawn (γgb) i ynni rhyngwyneb solid-hylif (γsl) yn pennu sefydlogrwydd y ffilm hylif: os yw γgb < 2γsl, mae'r ffilm hylif yn ansefydlog ac mae cyfuno grawn yn digwydd; i'r gwrthwyneb, mae'r ffilm hylif yn sefydlog ac mae cychwyn craciau yn dueddol o ddigwydd.
Ar ben hynny, mae ffurfio craciau solidio hefyd yn gysylltiedig â phriodweddau metelegol y deunyddiau. Mae gan wahanol ddeunyddiau nodweddion solidio gwahanol, megis yr ystod tymheredd ar gyfer solidio, y gyfradd crebachu solidio, a dosbarthiad elfennau aloi, ac ati. Mae'r nodweddion hyn yn dylanwadu ar sensitifrwydd craciau. Er enghraifft, mewn deunyddiau sy'n cynnwys llawer iawn o gamau ewtectig pwynt toddi isel, mae sensitifrwydd craciau solidio yn uwch oherwydd bod y camau ewtectig hyn yn dueddol o ffurfio ffilmiau hylif parhaus yn ystod solidio, a thrwy hynny ddwysáu ffurfio craciau.
Yn ystod yproses weldio laser, mae paramedrau weldio fel pŵer laser, cyflymder weldio, a maint y smotyn hefyd yn cael effaith ar ffurfio craciau solidoli. Mae'r paramedrau hyn yn effeithio ar y mewnbwn gwres a'r graddiant tymheredd yn ystod y broses weldio, a thrwy hynny'n newid strwythur y solidoli a morffoleg y grawn. Er enghraifft, mae pŵer laser uwch a chyflymder weldio is yn arwain at fewnbwn gwres mwy a chyfradd oeri arafach, sy'n hyrwyddo twf crisialau colofnog ac yn cynyddu sensitifrwydd y crac. I'r gwrthwyneb, mae pŵer laser is a chyflymder weldio uwch yn arwain at fewnbwn gwres llai a chyfradd oeri gyflymach, gan hwyluso ffurfio crisialau cywerth a lleihau sensitifrwydd y crac.
2. Mesurau atal
Er mwyn atal y craciau solidoli yn effeithiol ynweldio laser, mae ymchwilwyr wedi cynnig amrywiol strategaethau, sy'n canolbwyntio'n bennaf ar reoli strwythur y grawn, optimeiddio'r paramedrau weldio, a gwella priodweddau'r deunydd. Trwy fireinio strwythur y grawn, gellir cynyddu nifer y ffiniau grawn, a gellir lleihau crynodiad crynodiad straen, a thrwy hynny leihau ffurfio craciau. Mae astudiaethau wedi dangos, trwy ddefnyddio technoleg osgiliad trawst laser, y gellir trawsnewid crisialau colofnog yn grisialau cywerth mân heb ychwanegu deunyddiau eraill. Gall osgiliad trawst laser wasgaru ynni laser, gan achosi i'r pwll tawdd gynhyrchu tyrfedd, a thrwy hynny dorri cyfeiriad twf crisialau colofnog a hyrwyddo ffurfio crisialau cywerth, fel y dangosir yn Ffigur 3. Yn ogystal, gall osgiliad trawst laser hefyd gynyddu lled y pwll tawdd, lleihau'r graddiant tymheredd, ac ymestyn amser solidio'r pwll tawdd, sy'n ffafriol i drylediad hydoddion ac ailgyflenwi ffilmiau hylif, a thrwy hynny leihau sensitifrwydd craciau solidio yn sylweddol.
Dosbarthiad ffilmiau hylif ffin grawn o dan wahanol siapiau pwll.
Diagram sgematig o'r pwll tawdd weldio, a, b) heb osgiliad, c, ch) osgiliad ochrol, e, f) osgiliad hydredol, g, h) osgiliad cylcheddol.
Yn ogystal â'rtrawst laserMae technoleg osgiliad, gan ddefnyddio ffynonellau laser deuol, hefyd yn un o'r dulliau effeithiol o atal craciau solidiad. Gall ffynonellau laser deuol gyflawni'r trawsnewidiad o grisialau colofnog i grisialau cywerth trwy optimeiddio'r cylch thermol, a thrwy hynny leihau maint y grawn a chrynodiad straen. Er enghraifft, wrth ddefnyddio laser CO₂ fel y prif ffynhonnell wres a laser pwls Nd:YAG fel y ffynhonnell wres ategol, gellir ffurfio cylch thermol wedi'i optimeiddio yn ystod weldio, gan hyrwyddo ffurfio crisialau cywerth a lleihau sensitifrwydd craciau solidiad, fel y dangosir yn Ffigur 4.
Mae optimeiddio paramedrau weldio hefyd yn ffordd bwysig o atal craciau solidoli. Trwy addasu paramedrau fel pŵer laser, cyflymder weldio, a maint y smotyn, gellir rheoli'r mewnbwn gwres a'r graddiant tymheredd yn ystod y broses weldio, a thrwy hynny ddylanwadu ar strwythur y solidoli a morffoleg y grawn. Mae astudiaethau wedi dangos y gall triniaeth cynhesu leihau'r gyfradd oeri, hyrwyddo ffurfio crisialau cywerth, a thrwy hynny leihau sensitifrwydd craciau solidoli, fel y dangosir yn Ffigur 5. Yn ogystal, gall dulliau fel defnyddio weldio laser pwls a chynyddu'r cyflymder weldio hefyd gyflawni'r trawsnewidiad o grisialau colofnog i grisialau cywerth trwy newid y mewnbwn gwres a'r gyfradd oeri, a thrwy hynny leihau sensitifrwydd craciau.
Ffigur 5. a) Heb ei gynhesu, b) Grawn wedi'u cynhesu ymlaen llaw ar yr un echelin i 300°C.
Wrth weldio deunyddiau anghyffelyb gyda laserau, oherwydd y gwahaniaethau sylweddol mewn priodweddau ffisegol a chemegol rhwng y deunyddiau, mae cyfansoddion rhyngfetelaidd brau yn dueddol o ffurfio, sy'n un o brif achosion craciau solidoli. Felly, mae addasu paramedrau a gosodiadau laser i leihau ffurfio neu faint cyfansoddion rhyngfetelaidd hefyd yn strategaeth bwysig i atal craciau solidoli. Er enghraifft, wrth weldio deunyddiau anghyffelyb copr-alwminiwm â laser, trwy reoli gwrthbwyso'r trawst laser a chyflymder y weldio, gellir lleihau cymhareb cymysgu copr ac alwminiwm yn y pwll tawdd, a thrwy hynny leihau ffurfio cyfansoddion rhyngfetelaidd brau a lleihau sensitifrwydd craciau. Yn ogystal, gall defnyddio deunyddiau llenwi hefyd wella perfformiad y cymal weldio a lleihau ffurfio craciau. Gall deunyddiau llenwi leihau ffurfio cyfansoddion rhyngfetelaidd trwy newid cyfansoddiad a microstrwythur y cymal weldio a gwella caledwch y cymal weldio.
Mae craciau solidoli yn un o'r diffygion cyffredin mewn prosesau weldio laser. Mae eu mecanwaith ffurfio yn gymhleth ac yn cynnwys rhyngweithio ffactorau lluosog fel gwres, mecaneg, a meteleg. Drwy astudio mecanwaith ffurfio craciau solidoli yn fanwl, gellir darparu sail ddamcaniaethol ar gyfer atal craciau. Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae ymchwilwyr wedi cynnig amrywiol strategaethau i atal craciau solidoli, sy'n canolbwyntio'n bennaf ar reoli strwythur grawn, optimeiddio paramedrau weldio, a gwella priodweddau deunyddiau. Mae ymarfer wedi profi y gall y strategaethau hyn leihau sensitifrwydd craciau solidoli yn effeithiol i ryw raddau a gwella ansawdd a dibynadwyedd weldio laser. Fodd bynnag, oherwydd cymhlethdod ac amrywiaeth y broses weldio laser, mae rhai diffygion o hyd yn yr ymchwil gyfredol. Er enghraifft, ar gyfer y mecanweithiau atal craciau solidoli o dan wahanol ddeunyddiau ac amodau weldio, mae angen ymchwil fanwl bellach o hyd.
Amser postio: Mawrth-20-2025
