1. Ví dụ ứng dụng
1) Bảng nối
Vào những năm 1960, Công ty Toyota Motor là đơn vị đầu tiên áp dụng công nghệ hàn ghép tấm. Công nghệ này bao gồm việc nối hai hoặc nhiều tấm kim loại lại với nhau bằng phương pháp hàn và sau đó dập khuôn. Các tấm này có thể có độ dày, vật liệu và đặc tính khác nhau. Do yêu cầu ngày càng cao đối với hiệu suất và chức năng của ô tô như tiết kiệm năng lượng, bảo vệ môi trường, an toàn lái xe, v.v., công nghệ hàn ghép tấm ngày càng thu hút sự chú ý. Hàn tấm có thể sử dụng phương pháp hàn điểm, hàn đối đầu,hàn laser, hàn hồ quang hydro, v.v. Hiện nay,hàn laserNó chủ yếu được sử dụng trong nghiên cứu và sản xuất phôi hàn tùy chỉnh ở nước ngoài.
Bằng cách so sánh kết quả thử nghiệm và tính toán, kết quả thu được rất phù hợp, chứng minh tính đúng đắn của mô hình nguồn nhiệt. Chiều rộng đường hàn dưới các thông số quy trình khác nhau đã được tính toán và tối ưu hóa dần. Cuối cùng, tỷ lệ năng lượng chùm tia là 2:1 được áp dụng, hai chùm tia được bố trí song song, chùm tia năng lượng lớn nằm ở trung tâm đường hàn, và chùm tia năng lượng nhỏ nằm ở phần tấm dày hơn. Điều này có thể giảm hiệu quả chiều rộng mối hàn khi hai chùm tia tạo góc 45 độ với nhau. Khi được bố trí như vậy, chùm tia tác động lần lượt lên phần tấm dày và phần tấm mỏng. Do đường kính chùm tia gia nhiệt hiệu quả giảm, chiều rộng mối hàn cũng giảm theo.
2) Nhôm thép kim loại khác loại
Nghiên cứu hiện tại đưa ra các kết luận sau: (1) Khi tỷ lệ năng lượng chùm tia tăng lên, độ dày của hợp chất liên kim loại ở cùng một khu vực vị trí của giao diện mối hàn/hợp kim nhôm giảm dần và sự phân bố trở nên đều đặn hơn. Khi RS=2, độ dày của lớp IMC giao diện nằm trong khoảng 5-10 micron. Chiều dài tối đa của IMC “hình kim” tự do nằm trong khoảng 23 micron. Khi RS=0,67, độ dày của lớp IMC giao diện dưới 5 micron và chiều dài tối đa của IMC “hình kim” tự do là 5,6 micron. Độ dày của hợp chất liên kim loại giảm đáng kể.
(2)Khi sử dụng laser hai chùm tia song song để hàn, lớp hợp kim liên kim loại (IMC) tại giao diện mối hàn/hợp kim nhôm sẽ không đều hơn. Độ dày lớp IMC tại giao diện mối hàn/hợp kim nhôm gần giao diện mối nối thép/hợp kim nhôm dày hơn, với độ dày tối đa là 23,7 micromet. Khi tỷ lệ năng lượng chùm tia tăng lên, khi RS=1,50, độ dày của lớp IMC tại giao diện mối hàn/hợp kim nhôm vẫn lớn hơn độ dày của hợp chất liên kim loại trong cùng khu vực của laser hai chùm tia nối tiếp.
3. Khớp nối hình chữ T bằng hợp kim nhôm-lithium
Liên quan đến các tính chất cơ học của mối hàn laser hợp kim nhôm 2A97, các nhà nghiên cứu đã nghiên cứu độ cứng vi mô, tính chất kéo và tính chất mỏi. Kết quả thử nghiệm cho thấy: vùng hàn của mối hàn laser hợp kim nhôm 2A97-T3/T4 bị mềm nghiêm trọng. Hệ số này khoảng 0,6, chủ yếu liên quan đến sự hòa tan và khó khăn trong việc kết tủa pha tăng cường sau đó; hệ số bền của mối hàn hợp kim nhôm 2A97-T4 được hàn bằng laser sợi quang IPGYLR-6000 có thể đạt 0,8, nhưng độ dẻo thấp, trong khi laser sợi quang IPGYLS-4000 thì tốt hơn.hàn laserHệ số bền của mối hàn laser hợp kim nhôm 2A97-T3 khoảng 0,6; khuyết tật lỗ rỗng là nguyên nhân gây ra các vết nứt mỏi trong mối hàn laser hợp kim nhôm 2A97-T3.
Ở chế độ đồng bộ, tùy thuộc vào hình thái tinh thể khác nhau, vùng nóng chảy (FZ) chủ yếu bao gồm các tinh thể hình cột và tinh thể hình cầu. Các tinh thể hình cột có hướng phát triển EQZ ngoại vi, và hướng phát triển của chúng vuông góc với đường nóng chảy. Điều này là do bề mặt của hạt EQZ là một hạt mầm sẵn có, và sự tản nhiệt theo hướng này là nhanh nhất. Do đó, trục tinh thể chính của đường nóng chảy thẳng đứng phát triển ưu tiên và các phía bị hạn chế. Khi các tinh thể hình cột phát triển về phía trung tâm mối hàn, hình thái cấu trúc thay đổi và hình thành các nhánh cây hình cột. Ở trung tâm mối hàn, nhiệt độ của vũng nóng chảy cao, tốc độ tản nhiệt như nhau theo mọi hướng, và các hạt phát triển theo trục đều theo mọi hướng, tạo thành các nhánh cây hình cầu. Khi trục tinh thể chính của các nhánh cây hình cầu tiếp tuyến chính xác với mặt phẳng mẫu, có thể quan sát thấy các hạt hình hoa rõ ràng trong pha luyện kim. Ngoài ra, do ảnh hưởng của hiện tượng siêu làm lạnh các thành phần cục bộ trong vùng hàn, các dải hạt mịn đẳng trục thường xuất hiện trong vùng đường hàn của mối nối chữ T chế độ đồng bộ, và hình thái hạt trong dải hạt mịn đẳng trục khác với hình thái hạt của EQZ. Có cùng hình dạng. Vì quá trình gia nhiệt của TSTB-LW chế độ không đồng nhất khác với TSTB-LW chế độ đồng bộ, nên có sự khác biệt rõ rệt về hình thái vĩ mô và vi mô. Mối nối chữ T TSTB-LW chế độ không đồng nhất đã trải qua hai chu kỳ nhiệt, thể hiện đặc điểm hai vũng nóng chảy. Có một đường nóng chảy thứ cấp rõ ràng bên trong mối hàn, và vũng nóng chảy hình thành do hàn dẫn nhiệt nhỏ. Trong quá trình TSTB-LW chế độ không đồng nhất, mối hàn xuyên sâu bị ảnh hưởng bởi quá trình gia nhiệt của hàn dẫn nhiệt. Các nhánh cây hình cột và nhánh cây đẳng trục gần đường nóng chảy thứ cấp có ít ranh giới tiểu hạt hơn và chuyển hóa thành tinh thể hình cột hoặc hình tế bào, cho thấy quá trình gia nhiệt của hàn dẫn nhiệt có tác dụng xử lý nhiệt đối với các mối hàn xuyên sâu. Và kích thước hạt của các nhánh cây ở trung tâm mối hàn dẫn nhiệt là 2-5 micromet, nhỏ hơn nhiều so với kích thước hạt của các nhánh cây ở trung tâm mối hàn xuyên sâu (5-10 micromet). Điều này chủ yếu liên quan đến nhiệt độ gia nhiệt tối đa của các mối hàn ở cả hai phía. Nhiệt độ có liên quan đến tốc độ làm nguội sau đó.
3) Nguyên lý hàn phủ bột bằng laser hai chùm tia
4)Độ bền mối hàn cao
Trong thí nghiệm hàn đắp bột bằng laser hai chùm tia, do hai chùm tia laser được phân bố song song ở hai bên dây dẫn, phạm vi của laser và chất nền lớn hơn so với hàn đắp bột bằng laser một chùm tia, và các mối hàn thu được vuông góc với dây dẫn. Hướng dây tương đối dài hơn. Hình 3.6 cho thấy các mối hàn thu được bằng phương pháp hàn đắp bột bằng laser một chùm tia và hai chùm tia. Trong quá trình hàn, dù là hai chùm tia hay hai chùm tia.hàn laserphương pháp hoặc chùm tia đơnhàn laserPhương pháp này tạo ra một vũng nóng chảy nhất định trên vật liệu nền thông qua dẫn nhiệt. Bằng cách này, kim loại nóng chảy của vật liệu nền trong vũng nóng chảy có thể tạo liên kết luyện kim với bột hợp kim tự chảy nóng chảy, từ đó đạt được quá trình hàn. Khi sử dụng laser hai chùm tia để hàn, sự tương tác giữa chùm tia laser và vật liệu nền là sự tương tác giữa các vùng tác động của hai chùm tia laser, tức là sự tương tác giữa hai vũng nóng chảy được laser tạo ra trên vật liệu. Bằng cách này, diện tích vùng nóng chảy mới tạo ra lớn hơn so với phương pháp hàn một chùm tia.hàn laserDo đó, các mối hàn thu được bằng phương pháp chùm tia kép.hàn laserchúng mạnh hơn dầm đơnhàn laser.
2. Khả năng hàn cao và tính lặp lại tốt
Trong chùm tia đơnhàn laserTrong thí nghiệm này, do tâm điểm hội tụ của tia laser tác động trực tiếp lên dây dẫn vi mô, nên dây dẫn này có yêu cầu rất cao về mặt kỹ thuật.hàn laserCác thông số quy trình, chẳng hạn như phân bố mật độ năng lượng laser không đồng đều và độ dày bột hợp kim không đồng đều, sẽ dẫn đến đứt dây trong quá trình hàn và thậm chí trực tiếp gây ra hiện tượng bốc hơi dây dẫn cầu nối. Trong phương pháp hàn laser hai chùm tia, do tâm điểm hội tụ của hai chùm tia laser không tác động trực tiếp lên các dây dẫn cầu nối siêu nhỏ, nên các yêu cầu khắt khe đối với các thông số quy trình hàn laser của dây dẫn cầu nối được giảm bớt, và khả năng hàn cũng như tính lặp lại được cải thiện đáng kể.
Thời gian đăng bài: 17/10/2023
