Vật liệu

Hàn là gì?

Khả năng hàn của kim loại đề cập đến khả năng thích ứng của vật liệu kim loại với quá trình hàn, chủ yếu đề cập đến khó khăn trong việc đạt được các mối hàn chất lượng cao trong các điều kiện quy trình hàn nhất định.Nói rộng ra, khái niệm “khả năng hàn” còn bao gồm “sự sẵn có” và “độ tin cậy”.Khả năng hàn phụ thuộc vào đặc tính của vật liệu và điều kiện xử lý được sử dụng.Khả năng hàn của vật liệu kim loại không tĩnh mà phát triển chẳng hạn, đối với những vật liệu vốn được cho là có khả năng hàn kém thì với sự phát triển của khoa học công nghệ, các phương pháp hàn mới trở nên dễ hàn hơn, đó là khả năng hàn. đã trở nên tốt hơn.Vì vậy, chúng ta không thể bỏ điều kiện quy trình để nói về khả năng hàn.

Khả năng hàn bao gồm hai khía cạnh: một là hiệu suất của mối hàn, nghĩa là độ nhạy của việc hình thành các khuyết tật hàn trong các điều kiện quy trình hàn nhất định;thứ hai là hiệu suất thực tế, nghĩa là khả năng thích ứng của mối hàn với yêu cầu sử dụng trong các điều kiện quy trình hàn nhất định.

Phương pháp hàn

1. Hàn lazeLBW)

2. hàn siêu âm (USW)

3. hàn khuếch tán (DFW)

4.vv

1. Hàn là một quá trình nối các vật liệu, thường là kim loại, bằng cách nung nóng các bề mặt đến điểm nóng chảy, sau đó để chúng nguội và đông đặc lại, thường có thêm vật liệu độn.Khả năng hàn của vật liệu đề cập đến khả năng hàn của nó trong các điều kiện quy trình nhất định và phụ thuộc vào cả đặc tính của vật liệu và quy trình hàn được sử dụng.

2. Khả năng hàn có thể được chia thành hai khía cạnh: hiệu suất chung và hiệu suất thực tế.Hiệu suất của mối hàn đề cập đến độ nhạy của việc hình thành các khuyết tật hàn trong các điều kiện quy trình hàn nhất định, trong khi hiệu suất thực tế đề cập đến khả năng thích ứng của mối hàn với các yêu cầu sử dụng trong các điều kiện quy trình hàn nhất định.

3. Có nhiều phương pháp hàn khác nhau, bao gồm hàn laser (LBW), hàn siêu âm (USW) và hàn khuếch tán (DFW), cùng với các phương pháp khác.Việc lựa chọn phương pháp hàn phụ thuộc vào vật liệu được nối, độ dày của vật liệu, độ bền mối nối cần thiết và các yếu tố khác.

Hàn Laser là gì?

Hàn laser, còn được gọi là hàn chùm tia laser (“LBW”), là một kỹ thuật sản xuất trong đó hai hoặc nhiều mảnh vật liệu (thường là kim loại) được nối với nhau thông qua việc sử dụng chùm tia laser.

Đây là một quá trình không tiếp xúc đòi hỏi phải tiếp cận vùng hàn từ một phía của các bộ phận được hàn.

Nhiệt do tia laser tạo ra làm nóng chảy vật liệu ở cả hai mặt của khớp và khi vật liệu nóng chảy trộn lẫn và đông lại, nó sẽ hợp nhất các bộ phận.

Mối hàn được hình thành khi ánh sáng laser cường độ cao làm nóng nhanh vật liệu – thường được tính bằng mili giây.

Chùm tia laser là ánh sáng kết hợp (một pha) có bước sóng đơn (đơn sắc).Chùm tia laser có độ phân kỳ chùm tia thấp và hàm lượng năng lượng cao sẽ tạo ra nhiệt khi chạm vào bề mặt

Giống như tất cả các hình thức hàn, các chi tiết rất quan trọng khi sử dụng LBW.Bạn có thể sử dụng các loại laser khác nhau và các quy trình LBW khác nhau, và đôi khi hàn laser không phải là lựa chọn tốt nhất.

Hàn laser

Có 3 loại hàn laser:

1.Chế độ dẫn truyền

2.Chế độ dẫn truyền/thâm nhập

3. Chế độ thâm nhập hoặc lỗ khóa

Những loại hàn laser này được nhóm lại theo lượng năng lượng cung cấp cho kim loại.Hãy coi đây là mức năng lượng thấp, trung bình và cao của năng lượng laser.

Chế độ dẫn

Chế độ dẫn truyền cung cấp năng lượng laser thấp cho kim loại, dẫn đến độ xuyên thấu thấp với mối hàn nông.

Nó tốt cho các mối nối không cần cường độ cao vì kết quả là tạo ra một loại mối hàn điểm liên tục.Các mối hàn dẫn điện mịn và có tính thẩm mỹ cao, và chúng thường rộng hơn là sâu.

Có hai loại chế độ dẫn LBW:

1. Hệ thống sưởi trực tiếp:Bề mặt của bộ phận được làm nóng trực tiếp bằng tia laser.Sau đó, nhiệt được truyền vào kim loại và các phần kim loại cơ bản tan chảy, làm nóng chảy mối nối khi kim loại đông đặc lại.

2. Truyền năng lượng: Một loại mực hấp thụ đặc biệt đầu tiên được bôi lên bề mặt tiếp xúc của mối nối.Loại mực này lấy năng lượng của tia laser và tạo ra nhiệt.Sau đó, kim loại bên dưới dẫn nhiệt thành một lớp mỏng, nóng chảy và đông đặc lại để tạo thành mối hàn.

Chế độ dẫn

Chế độ dẫn/thâm nhập

Một số có thể không thừa nhận đây là một trong những chế độ.Họ cảm thấy chỉ có hai loại;bạn có thể dẫn nhiệt vào kim loại hoặc làm bay hơi một kênh kim loại nhỏ, cho phép tia laser chiếu xuống kim loại.

Nhưng chế độ dẫn truyền/thâm nhập sử dụng năng lượng “trung bình” và mang lại khả năng xuyên thấu cao hơn.Nhưng tia laser không đủ mạnh để làm bay hơi kim loại như ở chế độ lỗ khóa.

Chế độ thâm nhập

Chế độ thâm nhập hoặc lỗ khóa

Chế độ này tạo ra các mối hàn sâu và hẹp.Vì vậy, một số người gọi nó là chế độ thâm nhập.Các mối hàn được thực hiện thường sâu hơn rộng và bền hơn các mối hàn ở chế độ dẫn.

Với kiểu hàn LBW này, tia laser công suất cao sẽ làm bay hơi kim loại cơ bản, tạo ra một đường hầm hẹp được gọi là “lỗ khóa” kéo dài xuống khớp.“Lỗ” này cung cấp một ống dẫn cho tia laser xuyên sâu vào kim loại.

Chế độ thâm nhập hoặc lỗ khóa

Kim loại thích hợp cho LBW

Hàn laser hoạt động với nhiều kim loại, như:

  • Thép carbon
  • Nhôm
  • Titan
  • Hợp kim thấp và thép không gỉ
  • Niken
  • Bạch kim
  • Molypden

Hàn siêu âm

Hàn siêu âm (USW) là sự nối hoặc cải tổ nhựa nhiệt dẻo thông qua việc sử dụng nhiệt sinh ra từ chuyển động cơ học tần số cao.Nó được thực hiện bằng cách chuyển đổi năng lượng điện tần số cao thành chuyển động cơ học tần số cao.Chuyển động cơ học đó cùng với lực tác dụng tạo ra nhiệt ma sát tại các bề mặt tiếp xúc của các bộ phận nhựa (khu vực khớp) để vật liệu nhựa tan chảy và hình thành liên kết phân tử giữa các bộ phận.

NGUYÊN TẮC CƠ BẢN CỦA HÀN SIÊU ÂM

1.Các bộ phận trong thiết bị cố định: Hai bộ phận nhựa nhiệt dẻo cần lắp ráp được đặt cùng nhau, bộ phận này chồng lên bộ phận kia, trong một tổ hỗ trợ được gọi là vật cố định.

2.Tiếp xúc còi siêu âm: Một bộ phận bằng titan hoặc nhôm gọi là còi được tiếp xúc với phần nhựa phía trên.

3. Lực tác dụng: Một lực hoặc áp suất có kiểm soát được tác dụng lên các bộ phận, kẹp chúng lại với nhau vào vật cố định.

4.Thời gian hàn: Còi siêu âm được rung theo phương thẳng đứng 20.000 (20 kHz) hoặc 40.000 (40 kHz) mỗi giây, ở khoảng cách được đo bằng phần nghìn inch (micron), trong một khoảng thời gian xác định trước gọi là thời gian hàn.Thông qua thiết kế bộ phận cẩn thận, năng lượng cơ học rung động này được dẫn đến các điểm tiếp xúc hạn chế giữa hai bộ phận.Các rung động cơ học được truyền qua vật liệu nhựa nhiệt dẻo đến bề mặt khớp để tạo ra nhiệt ma sát.Khi nhiệt độ tại giao diện khớp đạt đến điểm nóng chảy, nhựa sẽ tan chảy và chảy ra, đồng thời quá trình rung sẽ dừng lại.Điều này cho phép nhựa nóng chảy bắt đầu nguội.

5. Thời gian giữ: Lực kẹp được duy trì trong một khoảng thời gian xác định trước để cho phép các bộ phận hợp nhất khi nhựa nóng chảy nguội đi và đông đặc lại.Điều này được gọi là thời gian giữ.(Lưu ý: Có thể đạt được độ bền và độ kín của khớp được cải thiện bằng cách tác dụng lực cao hơn trong thời gian giữ. Điều này được thực hiện bằng cách sử dụng áp suất kép).

6.Sừng rút lại: Sau khi nhựa nóng chảy đã đông đặc lại, lực kẹp sẽ được loại bỏ và còi siêu âm được rút lại.Hai phần nhựa bây giờ được nối lại như thể được đúc với nhau và được tháo ra khỏi vật cố định như một bộ phận.

Hàn khuếch tán, DFW

Quá trình nối bằng nhiệt và áp suất trong đó các bề mặt tiếp xúc được nối với nhau bằng sự khuếch tán của các nguyên tử.

Quá trình

Hai phôi [1] ở nồng độ khác nhau được đặt giữa hai máy ép [2].Máy ép là duy nhất cho mỗi tổ hợp phôi, do đó cần có thiết kế mới nếu thiết kế sản phẩm thay đổi.

Nhiệt lượng tương đương với khoảng 50-70% nhiệt độ nóng chảy của vật liệu sau đó được cung cấp cho hệ thống, làm tăng tính linh động của các nguyên tử của hai vật liệu.

Sau đó, máy ép được ép lại với nhau, làm cho các nguyên tử bắt đầu khuếch tán giữa các vật liệu tại vùng tiếp xúc [3].Sự khuếch tán diễn ra do các phôi có nồng độ khác nhau, trong khi nhiệt và áp suất chỉ làm cho quá trình trở nên dễ dàng hơn.Do đó, áp suất được sử dụng để làm cho các bề mặt tiếp xúc với vật liệu càng gần càng tốt để các nguyên tử có thể dễ dàng khuếch tán hơn.Khi tỷ lệ nguyên tử mong muốn được khuếch tán, nhiệt và áp suất sẽ bị loại bỏ và quá trình liên kết hoàn tất.

Quá trình