1. Pendahuluan
Pengelasan laser menempati posisi penting dalam manufaktur industri dengan presisi tinggi dan efisiensi tinggi. Namun, dalam mengejar efisiensi pengelasan yang lebih tinggi dan koneksi material yang lebih tebal, pengelasan laser daya tradisional - telah mengalami kemacetan. Gumpalan plasma yang kuat, mengaduk -aduk kolam cair, dan percikan membatasi perluasan lebih lanjut dari penerapannya. Dalam konteks ini, para peneliti telah mengalihkan perhatian mereka ke lingkungan proses khusus - vakum. Teknologi pengelasan laser vakum menggabungkan laser daya {{6} {6} yang tinggi dengan lingkungan tekanan- rendah untuk mencapai kedalaman penetrasi yang lebih besar. Dengan perkembangan cepat laser daya - yang tinggi dalam beberapa tahun terakhir, teknologi ini telah mengantarkan kehidupan baru, menunjukkan nilai penelitian yang hebat dan potensi aplikasi.
2. Perbandingan antara pengelasan laser vakum dan pengelasan laser
Dibandingkan dengan pengelasan laser tradisional di lingkungan atmosfer, pengelasan laser dalam vakum atau lingkungan tekanan- rendah akan mengalami perubahan mendasar dalam proses fisik dan efek pengelasannya. Keuntungan yang paling signifikan adalah peningkatan tajam dalam kedalaman pengelasan. Sejumlah besar data eksperimental menunjukkan bahwa ketika tekanan sekitar menurun, kedalaman penetrasi pengelasan akan meningkat secara signifikan, dan dalam kondisi tertentu, dapat mencapai dua kali atau bahkan lebih dari itu di lingkungan atmosfer. Peningkatan ini memiliki interval "tekanan kritis", biasanya antara 0,1 kPa dan 10 kPa. Ketika tekanan sekitar lebih rendah dari ambang ini, tren peningkatan kedalaman penetrasi akan jenuh atau bahkan sedikit menurun. Oleh karena itu, pengelasan laser vakum dapat mencapai kedalaman penetrasi sekitar 50 mm pada kekuatan laser 16 kW, yang jauh di luar pengelasan di lingkungan atmosfer dan mencapai tingkat yang mirip dengan pengelasan balok elektron, tetapi derajat vakum yang diperlukan adalah dua urutan besarnya lebih rendah daripada pengelasan balok elektron. Pada saat yang sama, geometri lasan juga sangat dioptimalkan, menjadi lebih dalam dan lebih sempit, membentuk morfologi las yang dalam dan paralel yang mirip dengan pengelasan balok elektron. Efek pendalaman ini sangat jelas ketika pengelasan pada kecepatan rendah hingga menengah (sekitar 3,0 m/menit atau kurang), dan ketika kecepatan pengelasan melebihi 4 m/menit, pengaruh tekanan sekitar menjadi diabaikan.
Lingkungan vakum secara fundamental memecahkan masalah plasma plasma di pengelasan laser daya tradisional -. Dalam pengelasan tradisional, uap logam yang dihasilkan oleh aksi laser dan material akan membentuk bulu plasma kecerahan - yang tinggi, yang akan menyebarkan, membiayai dan menyerap laser insiden, membentuk "efek pelindung", sehingga mengurangi energi yang efektif mencapai benda kerja dan mempengaruhi kedalaman dan stabilitas proses. Dalam lingkungan vakum, karena tekanan sekitar menurun dari 101 kPa (tekanan atmosfer), ukuran dan kecerahan bulu plasma menurun tajam. Ketika tekanan turun menjadi 10 kPa, pendaran yang kuat dan fenomena percikan pada dasarnya menghilang; Ketika tekanan lebih jauh dikurangi menjadi 0,1 kPa, bulu plasma hampir sepenuhnya ditekan dan tidak terlihat oleh mata telanjang. Hilangnya plasma berarti bahwa energi laser dapat ditransmisikan ke kedalaman benda kerja lebih stabil dan efisien, membuat seluruh proses pengelasan lebih stabil.
Peningkatan stabilitas proses ini secara langsung tercermin dalam optimalisasi perilaku dinamis dari kumpulan cair dan lubang kunci, yang pada akhirnya mengarah ke lompatan dalam kualitas las. Pengamatan kamera kecepatan- tinggi menemukan bahwa dalam kondisi vakum, diameter rata -rata pintu masuk lubang kunci menurun, dan kolam cair permukaan menjadi lebih sempit dan lebih stabil. X - ray real - Pengamatan waktu lebih lanjut mengungkapkan bahwa kedalaman lubang kunci dalam vakum meningkat secara signifikan, dan sudut kemiringan dinding lubang kunci meningkat. Aliran kunci kunci dan kolam cair yang lebih stabil sangat mengurangi cacat pengelasan seperti pori -pori dan percikan yang disebabkan oleh keruntuhan lubang kunci atau fluktuasi kekerasan di kolam cair, sehingga mendapatkan kualitas yang lebih tinggi, padat dan non- lasan berpori.
3. Penerapan pengelasan laser vakum
Berdasarkan keunggulan yang signifikan dari proses stabil, tidak ada spatter dan kualitas las yang tinggi, meskipun teknologi pengelasan laser vakum masih dalam tahap awal aplikasi, ia telah menunjukkan potensi besar dalam bidang manufaktur presisi {{0} {{0} yang tinggi seperti industri otomotif. Sangat cocok untuk pembuatan komponen powertrain otomotif. Beberapa lembaga penelitian dan perusahaan di Jerman telah berhasil menerapkannya pada produksi massal komponen transmisi seperti rak gear planet, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4. Melalui pengelasan laser vakum, koneksi presisi komponen roda gigi dengan kedalaman penetrasi {{{{{{{{{{{{{{{{{Yang bebas {secara maksimum {{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{contact {{{{{contact {{contfle {{{contamin {{contamin {6 mm. diperoleh.
Selain itu, teknologi ini juga telah mencapai terobosan besar di bidang pengelasan pelat tebal, membuka cara baru untuk laser laser laser yang efisien, tunggal - lulus untuk pengelasan laser, yang secara tradisional terutama digunakan untuk struktur pelat tipis. Pengelasan laser vakum mampu pengelasan pelat tebal dari berbagai bahan seperti baja struktural, baja tahan karat, nikel - paduan berbasis, paduan titanium dan bahkan paduan tembaga. Penelitian menunjukkan bahwa dengan daya laser 16 kW, pelat baja S690QL setebal 50 mm dan 38 mm nikel - paduan berbasis dapat dilas melalui kecepatan rendah dalam sekali jalan, dengan pembentukan lasan yang baik. Kemampuan yang kuat ini memungkinkannya untuk secara langsung menantang posisi pengelasan balok elektron di bidang pengelasan pelat tebal, dan juga memiliki keunggulan tambahan seperti persyaratan vakum yang lebih rendah dan tidak ada x - masalah perlindungan radiasi sinar.
Teknologi pengelasan laser vakum secara efektif mengatasi bottleneck seperti gangguan plasma dan kumpulan cair yang tidak stabil di pengelasan daya tradisional - tradisional dengan menempatkan pengelasan laser di lingkungan tekanan {1 {1} {rendah {1} rendah. Keuntungan paling signifikan dari teknologi ini adalah bahwa ia dapat sangat meningkatkan penetrasi pengelasan, yang biasanya dapat mencapai lebih dari dua kali lipat dari lingkungan atmosfer, dan membentuk lasan dalam dan paralel yang mirip dengan pengelasan balok elektron, sedangkan derajat vakum yang diperlukan jauh lebih rendah daripada pengelasan balok elektron. Lompatan kinerja ini disebabkan oleh penekanan efektif plasum plasma oleh lingkungan vakum, sehingga meningkatkan pemanfaatan energi dan stabilitas proses; Pada saat yang sama, perilaku dinamis lubang kunci dan kolam cair yang lebih stabil juga sangat mengurangi cacat seperti pori -pori dan percikan, dan memperoleh lasan berkualitas lebih tinggi. Dengan keunggulan ini, pengelasan laser vakum telah berhasil diterapkan pada pembuatan presisi komponen powertrain otomotif dan - lulus pengelasan lulus lempung tebal dari berbagai bahan, menunjukkan potensi untuk menantang pengelasan sinar elektron.
