Wraz z odnowieniem i rozwojem konsumenckich produktów elektronicznych, takich jak telefony komórkowe, tablety i notebooki, zastosowano wiele nowych procesów, nowych materiałów i nowych struktur. Stopy aluminium mają zalety lekkości, wysokiej wytrzymałości, odporności na korozję i dobrej odkształcalności. Jest szeroko stosowany w produkcji części konstrukcyjnych różnych konsumenckich produktów elektronicznych.
Tutaj porównuje się ciągłe lasery światłowodowe i lasery impulsowe, które są szeroko stosowane w konstrukcyjnych częściach elektroniki użytkowej ze stopów aluminium.
1. Wady spawalnicze
Głównymi wadami spawania laserowego stopów aluminium są pory i pęknięcia, które są szczególnie widoczne podczas spawania laserowego impulsowego. Powszechnie uważa się, że pory wytworzone przez spawanie laserowe stopów aluminium są głównie spowodowane parowaniem porów wodorowych i niskotopliwych pierwiastków stopowych. Stop aluminium ma wysoki współczynnik rozszerzalności liniowej i duże naprężenia spawalnicze. Jest to stop eutektyczny i podatny na pęknięcia termiczne. Zwłaszcza w przypadku laserowego spawania punktowego, czas działania pojedynczego impulsu jest krótki, prędkość cyklu termicznego jest duża, a tendencja do pękania jest duża. Zastosowanie lasera światłowodowego do ciągłego spawania stopu aluminium znacząco wydłuża czas istnienia roztopionego jeziorka, co poprawia naprężenia spawalnicze i wpływ substancji o niskiej temperaturze topnienia na pęknięcia spawalnicze oraz znacznie zmniejsza skłonność do pęknięć w proces spawania. Jednocześnie wydłużenie czasu istnienia jeziorka sprzyja również wyładowaniu się gazu w jeziorku oraz ogranicza powstawanie porów spawalniczych.
2. Siła i stabilność
Pęknięcia spawalnicze znacznie obniżą wytrzymałość złączy spawanych, mają ogromny wpływ na wykonalność i niezawodność wyrobu, są jedną z najbardziej szkodliwych wad spawalniczych. Metoda ciągłego spawania laserem światłowodowym do spawania stopów aluminium pozwala uniknąć pęknięć spawalniczych i skutecznie poprawić wytrzymałość i stabilność spoiny.
Porównuje się napięcie spawania lasera światłowodowego i spawania laserowego impulsowego tego samego produktu ze stopu aluminium. Po obliczeniach, średnia siła ciągnięcia lasera światłowodowego jest 3,9 razy większa niż lasera impulsowego, a odchylenie standardowe danych dotyczących siły ciągnięcia jest tylko 1/3 siły ciągnięcia lasera impulsowego. Analiza metalograficzna tego połączenia pokazuje, że szerokość spoiny lasera światłowodowego jest znacznie mniejsza niż w przypadku spawania punktowego impulsowego, ale siła rozciągająca może sięgać prawie 4 razy więcej niż w przypadku lasera impulsowego. Dzieje się tak, ponieważ: (1) Spawanie laserem światłowodowym przebiega w kierunku wzdłużnym. Powyższe nadal jest przedłużone, a rzeczywista efektywna powierzchnia spojenia nie jest mniejsza niż w przypadku spawania pulsacyjnego; (2) Wady spawalnicze, takie jak pory i pęknięcia w spawanym spawaniu impulsowym, powodują, że jego wytrzymałość spawania jest znacznie niższa niż wytrzymałość materiału podstawowego, podczas gdy wytrzymałość materiału spawanego laserem światłowodowym.
3. Odkształcenie spawalnicze
Stop aluminium ma duży współczynnik rozszerzalności liniowej i jest podatny na odkształcenia spawalnicze. Laser światłowodowy CW ma doskonałą jakość wiązki, mniejszą plamkę, bardziej skoncentrowaną energię, większą prędkość i mniejszy dopływ ciepła, więc odkształcenie produktu jest mniejsze niż w przypadku tradycyjnego lasera CW. Jednocześnie wytrzymałość produktów IT ze stopów aluminium do spawania laserem światłowodowym jest znacznie wyższa niż w przypadku lasera impulsowego.
4. Wygląd produktu
Produkty będące komponentami IT mają wyższe wymagania dotyczące wyglądu, a na materiały ze stopu aluminium wpływa segregacja pierwiastków, chropowatość powierzchni, warstwa tlenków itp., Co powoduje niespójne szybkości absorpcji lasera na powierzchni przedmiotu obrabianego. Zjawisko to ma większy wpływ na punktowe spawanie impulsowe laserowe. Podczas stosowania impulsowego spawania laserowego punktowego, mogą wystąpić problemy, takie jak niezgrzewanie, rozpryski, dym i kurz, które wpływają na wygląd i działanie produktu i wymagają dwukrotnego czyszczenia. Gdy laser światłowodowy w sposób ciągły spawa stop aluminium, proces spawania jest bardziej stabilny, nie jest łatwo wytworzyć rozpryski i dym, a także nie trzeba go dwukrotnie czyścić. Jest lepszy niż laser impulsowy pod względem wyglądu i procesu.
Podsumowując:
(1) Zastosowanie lasera światłowodowego do ciągłego spawania szwem elementów ze stopu aluminium pozwala uniknąć defektów, takich jak pęknięcia spawalnicze i pory, które często występują podczas spawania punktowego laserem impulsowym, oraz znacznie poprawić wytrzymałość i stabilność spawania.
(2) Dzięki optymalizacji parametrów spawania lasera światłowodowego można zmniejszyć odkształcenia spawalnicze i poprawić wydajność produkcji.
(3) Podczas spawania laserem ciągłym elementów ze stopu aluminium, szew spawalniczy jest gładki i piękny, a wytwarzanie rozprysków, dymu itp. Nie jest łatwe.
