Применение технологии лазерной сварки при сварке разнородных металлов

Во многих отраслях промышленности требуется соединение разрозненных металлических материалов по конструкционным, прикладным или экономическим причинам. Сочетание различных металлов позволяет лучше использовать лучшие свойства каждого металла. Поэтому, прежде чем приступить к какой-либо сварочной операции, сварщик должен определить свойства каждого материала, в том числе температуру плавления металла, тепловое расширение и т. д., а затем, исходя из характеристик материала, выбрать подходящий ему процесс сварки.

Сварка разнородных металлов — это процесс сварки двух или более разных материалов (с разным химическим составом, металлографической структурой или свойствами) при определенных технологических условиях. Среди сварки разнородных металлов наиболее распространена сварка разнородных сталей, за которой следует сварка разнородных цветных металлов. При сварке разнородных металлов образуется переходный слой, свойства которого отличаются от основного металла. Поскольку разнородные металлы имеют существенные различия в элементных свойствах, физических свойствах, химических свойствах и т. д., технология сварки разнородных материалов значительно сложнее, чем сварка одного и того же материала.

Аппараты лазерной сварки способны преодолеть эти препятствия и действительно обеспечить идеальную сварку разнородных металлов.

1. Лазерная сварка меди и стали.

Сварка меди со сталью – это типичная сварка разнородных материалов. Существуют большие различия в температурах плавления, коэффициентах теплопроводности, коэффициентах линейного расширения и механических свойствах меди и стали, что не способствует прямой сварке меди и стали. Благодаря таким преимуществам лазерной сварки, как высокая плотность тепловой энергии, меньшее количество расплавленного металла, узкая зона термического влияния, высокое качество соединения и высокая эффективность производства, лазерная сварка меди и стали стала современной тенденцией развития. Однако в большинстве промышленных применений скорость лазерного поглощения меди относительно низкая, и медь склонна к появлению таких дефектов, как окисление, поры и трещины в процессе сварки. Процесс лазерной сварки меди и стали разнородных металлов на основе многомодовых лазеров требует дальнейшего развития.

2. Лазерная сварка алюминия и стали.

Точки плавления алюминия и стали сильно различаются, и из разнородных материалов легко образовывать металлические соединения. Кроме того, алюминиевые и стальные сплавы обладают характеристиками высокой отражательной способности и высокой теплопроводности, поэтому при сварке трудно образовывать замочные скважины, а при сварке требуется высокая плотность энергии. Эксперименты показали, что, контролируя энергию лазера и время воздействия материала, можно уменьшить толщину интерфейсного реакционного слоя и эффективно контролировать образование промежуточной фазы.

3. Лазерная сварка магния-алюминия и магниево-алюминиевых сплавов.

Алюминий и его сплавы обладают такими преимуществами, как хорошая коррозионная стойкость, высокая удельная прочность, хорошая электро- и теплопроводность. Магний — цветной металл, который легче алюминия, имеет более высокую удельную прочность и удельную жесткость, а также хорошую ударопрочность. Основная проблема сварки магния и алюминия заключается в том, что основной металл сам по себе легко окисляется, имеет большую теплопроводность и легко образует дефекты сварки, такие как трещины и поры. Также он легко образует интерметаллиды, что значительно снижает механические свойства паяных соединений.

Вышеупомянутое применение лазерной сварки в разнородных металлических материалах. Лазерная сварка разнородных металлических материалов распространилась от разнородных сталей до цветных металлов и их сплавов, особенно магниево-алюминиевых сплавов и титано-алюминиевых сплавов. Лазерная сварка достигла прогресса, и были получены сварные соединения с определенной глубиной провара и прочностью.